سوسکهای سایبورگ دوزیست شدند
چه چیزی ترسناکتر از یک سوسک سایبورگ است که نیمی سوسک و نیمی ربات است؟ قطعا موجودی است که علاوه بر آن بتواند زیر آب هم نفس بکشد. این دقیقا همین چیزی است که پژوهشگران ساختهاند؛ با این تفاوت که هدف آنها جایگزین کردن واژه «ترسناک» با «کاربردی» است.
دانشمندان دانشگاه فناوری نانیانگ (NTU) سنگاپور و دانشگاه واسدا در ژاپن، یک لباس غواصی نرم و انعطافپذیر برای سوسکهای سایبورگ ساختهاند. این لباسها به مولدهای کوچک اکسیژن مجهز هستند که به سوسکها اجازه میدهند تا سه ساعت زیر آب یا در محیطهای کماکسیژن زنده بمانند.
به نقل از نیواطلس، اکنون احتمالا این سوال برایتان پیش آمده که سوسک سایبورگ چیست و چرا باید وجود داشته باشد؟ ابتدا به این بخش میپردازیم. سوسکهای سایبورگ با قرار دادن تجهیزات الکترونیکی کوچک و قابل کنترل از راه دور در بدن حشرات زنده ساخته میشوند تا بتوانند عملکردهای مختلفی انجام دهند. پژوهشگران این کار را با نصب یک کولهپشتی سبک روی بدن حشره انجام میدهند که درون آن یک ریزکنترلگر، گیرنده رادیویی و منبع انرژی قرار دارد.
سوسکهای سایبورگ چگونه کنترل میشوند؟
برای حرکت دادن این حشرات، پژوهشگران الکترودهای کوچکی را مستقیما در شاخکهای سوسک قرار میدهند تا رفتار طبیعی آنها در دوری از موانع را کنترل کنند.
سوسکها بهطور طبیعی وقتی شاخکشان به مانعی برخورد میکند، مسیر خود را تغییر میدهند. دانشمندان با ارسال پالسهای الکتریکی کمولتاژ به یکی از شاخکها، میتوانند این رفتار را دستکاری کنند و باعث شوند حشره در جهت مخالف بچرخد. به این ترتیب، اپراتورها میتوانند این ربات زنده را از راه دور هدایت کنند.
البته این تنها روش کنترل حرکت نیست. در پژوهشی دیگر، دانشمندان دانشگاه اوساکا موفق شدند سوسکهای سایبورگ را با استفاده از کلاهکهای کوچک مجهز به نور فرابنفش هدایت کنند. این کلاهکها با تاباندن نور به یکی از چشمهای حشره باعث میشدند سوسک در جهت مخالف حرکت کند.
علاوه بر کنترل حرکت، پژوهشگران میتوانند این سوسکها را به تجهیزات مختلفی برای تشخیص، مکانیابی، ردیابی، نقشهبرداری تصویری و جمعآوری دادهها مجهز کنند. اما سوال اصلی اینجاست: چرا باید از سوسکها استفاده کنیم، در حالی که رباتهای کوچک میتوانند همین وظایف را انجام دهند؟ پاسخ ساده است: سوسکهای سایبورگ در زمینه عمر باتری، چابکی و مقاومت کلی، عملکرد بهتری از رباتهای میکروسکوپی مکانیکی دارند.
ساخت یک ربات کاملا مکانیکی در ابعاد میلیمتری به موتورهای بسیار کوچک و پیچیدهای نیاز دارد که انرژی زیادی مصرف میکنند و باتریهای کوچک آنها معمولا تنها چند دقیقه دوام میآورند.
در مقابل، یک سایبورگ زیستی از ماهیچههای طبیعی حشره برای حرکت استفاده میکند و تنها به یک «کولهپشتی» الکترونیکی کوچک نیاز دارد تا سیگنالهای کنترلی کممصرف را ارسال کند. همین موضوع باعث میشود این سامانههای ترکیبی بتوانند با یک منبع انرژی کوچک، برای روزها یا حتی هفتهها فعالیت کنند.
حتی یک تیم پژوهشی از موسسه ریکن ژاپن موفق شده است تجهیزات الکترونیکی روی سوسک سایبورگ را با سلولهای خورشیدی اختصاصی تغذیه کند.
چرا سوسکها برای این کار مناسباند؟
میلیونها سال تکامل، تواناییهای خارقالعادهای به سوسکها داده است. آنها میتوانند: از شکافهای بسیار باریک عبور کنند؛ از دیوارهای عمودی بالا بروند؛ پس از وارونه شدن دوباره خود را برگردانند؛ فشارهای شدید یا شرایط سخت محیطی را تحمل کنند و سایر تواناییهایی که بسیاری از قطعات مکانیکی ظریف در رباتهای کوچک قادر به تحمل آنها نیستند.
ترکیب این ویژگیهای طبیعی با سیستمهای الکترونیکی، یک سایبورگ بسیار مقاوم ایجاد میکند.
لباس غواصی برای سوسک سایبورگ
اکنون پژوهشگران دانشگاه نانیانگ این فناوری را یک مرحله جلوتر بردهاند و با ساخت یک لباس غواصی مجهز به مولد اکسیژن، امکان تنفس زیر آب را برای سوسکهای سایبورگ فراهم کردهاند.
این سامانه پوشیدنی از سه بخش اصلی تشکیل شده است: محفظه تولید اکسیژن ساخته شده با چاپ سهبعدی، پوسته نرم و ضدآب که با بدن سوسک سازگار میشود و مانع حرکت طبیعی آن نمیشود و چهار لوله سیلیکونی کوچک که مستقیما به منافذ تنفسی بخش سینهای حشره متصل میشوند. این سه بخش در کنار هم یک سامانه پشتیبانی از حیات ایجاد میکنند که هم مانع ورود آب به منافذ تنفسی میشود و هم بهطور مداوم اکسیژن تازه فراهم میکند.
اکسیژن چگونه تولید میشود؟
اکسیژن در یک مخزن ذخیره نمیشود، زیرا چنین مخزنی برای یک حشره بسیار سنگین و بزرگ خواهد بود. در عوض، اکسیژن در محل مورد نیاز تولید میشود.
درون محفظه شفاف چاپ سهبعدی شده، پژوهشگران یک اسفنج پوشیده شده با کاتالیزور دیاکسید منگنز قرار دادهاند و مقدار کمی پراکسید هیدروژن رقیقشده به آن اضافه کردهاند.
کاتالیزور باعث میشود پراکسید هیدروژن به سرعت تجزیه شده و آب و گاز اکسیژن تولید شود. اکسیژن تولید شده سپس از طریق لولههای سیلیکونی مستقیما وارد منافذ تنفسی سوسک میشود و به آن اجازه میدهد بدون وابستگی به اکسیژن موجود در محیط، به تنفس ادامه دهد.
طراحی جدید لباس نیز به جای استفاده از یک کولهپشتی سخت و الکترونیکی، از مادهای انعطافپذیر و ضدآب ساخته شده است که همراه با حرکت بدن سوسک خم میشود و مانع راه رفتن طبیعی آن نمیشود.
سوسکهای غواص چه کاربردی دارند؟
کل این سامانه به اندازهای سبک است که سوسک ماداگاسکاریِ سوتکش، گونهای که به دلیل اندازه بزرگ، مقاومت بالا و نداشتن بال برای تحقیقات سایبورگی محبوب است، میتواند آن را بدون کاهش قابلتوجه توانایی حرکتی حمل کند.
در آزمایشهای آزمایشگاهی که شرایطی مانند تونلهای پر از آب و محیطهای کماکسیژن شبیهسازی شده بود، سوسکهای مجهز به این لباس توانستند تا سه ساعت زیر آب فعال بمانند. به این ترتیب، این موجودات ترکیبی از رباتهای زیستی صرفا خشکیزی به موجوداتی دوزیست تبدیل شدند که میتوانند هم در محیطهای خشک و هم در مناطق غرق شده حرکت کنند.
کاربرد در عملیات نجات
این فناوری ادامه چندین دهه پژوهش درباره حشرات سایبورگ است که برای کاربردهایی در خشکی، آب و هوا توسعه یافتهاند. این حشرات پیشتر در عملیات واقعی جستوجو و نجات نیز به کار گرفته شدهاند.
توانایی تنفس زیر آب باعث میشود این سایبورگها بتوانند در عملیاتهایی مانند جستوجوی قربانیان سیلزده؛ بررسی شکافهای باریک و غیرقابل دسترس و بازرسی زیرساختها و تونلها کاربرد بیشتری داشته باشند.
پژوهشگران اکنون روی بهبود دوام لباس غواصی، سازگار کردن آن با گونههای دیگر سوسکها و حشرات و همچنین افزودن حسگرهای بیشتر برای افزایش قابلیتهای این سایبورگها کار میکنند.
نظر شما