Hirotaka Sato Tokióban volt, amikor 2011 márciusában a földrengés bekövetkezett. A rengések épületek tízezreit rombolták le, és cunamit váltottak ki, amely Japán keleti partvidékét – köztük a fukusimai atomerőművet is – sújtotta. Ahogy Sato végignézte a kétségbeesett kereső- és mentőakciókat, arra gondolt: „Ki kell fejlesztenem a technológiát az emberek megmentésére.” A megoldás, amelyet hamarosan megálmodott – és amely azóta is foglalkoztatja – egy kiborg rovar volt.
Elképzelte, hogy élőlények hada kotorászik a romok között, amelyeket szükség esetén a rovarok idegrendszerébe ültetett, távirányítású elektródák irányítanak. A lények olyan érzékelőket hordoznának, amelyek képesek lennének azonosítani a túlélőket, valamint adókat, amelyek jeleznék helyzetüket a mentőmunkásoknak.
A természet hasznosítása
2011 elején Sato éppen befejezte négyéves munkáját Michel Maharbiz laboratóriumában a Berkeley-i Kaliforniai Egyetemen. Sato munkája, amelyet az amerikai DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) finanszírozott, a centiméteres méretű repülő robotok építésének nehézségeit próbálta megkerülni úgy, hogy ehelyett élő repülő bogarakat (Mecynorrhina torquata) irányított apró fedélzeti számítógépekkel. A bogarak természetes képességeinek felhasználásával nemcsak a repülés mérnöki kihívását sikerült megkerülni, hanem olyan kiborgokat is létrehoztak, amelyek önműködően működnek, és kifinomult érzékelőrendszerrel rendelkeznek a világban való tájékozódáshoz.
Amikor a tohokui földrengés bekövetkezett, csak egy kis koncepcionális ugrás kellett ahhoz, hogy Sato egy olyan kiborgot képzeljen el, amely képes a romba dőlt épületek romjai között mozogni. A mentésben dolgozók már régóta használják a kutyákat (és figyelemre méltó szaglásukat) a veszélyes földrengések helyszínének felkutatására. A mérnökök már évtizedek óta fejlesztik a robotokat, hogy ugyanezt tegyék. A kutyákhoz hasonlóan azonban a legtöbb robot a törmelékhegyekkel szembesülve csak a felszínen tud közlekedni. A belső tér feltárásához valami kisebb és szívósabb – inkább csótányszerű – robotra lenne szükség.
Sato – aki jelenleg a szingapúri Nanyang Technológiai Egyetem mérnöke – a madagaszkári bütykös csótányt (Gromphadorhina portentosa) választotta mentőcsapata alapjául.
Ezt úgy érte el, hogy elektródákat erősített a rovarok testének egyes részeire, amelyeket egy távoli emberi kezelő vagy a fedélzeti számítógép vezérelhet. A csótány bal oldalán lévő érintésérzékelő receptorok vagy izmok elektromos ingerlése jobbra mozdítja a rovart, és fordítva. „A rovar természetes viselkedését használjuk fel a fordulás előidézésére”, mondja Sato. A bal és jobb oldali mozgások egyidejű stimulálása előre hajtja a csótányt. A csoport legújabb prototípusai egy fedélzeti számítógép által működtetett navigációs algoritmusokat használnak, amelyek az infravörös kamera által észlelt iránynak megfelelően irányítják a rovart. Az akadályok elkerülése a csótány mozgásának megfigyelésével valósul meg: ha egy akadály megállítja, a navigációs algoritmus arra irányítja a rovart, hogy távolodjon el az akadálytól, és keressen utat körülötte.
Ezek az 5 centiméter hosszú élőlények akár 15 grammnyi szerelt technológiát is hordozhatnak, amely jelenleg egy infravörös kamerát és egy olyan processzort tartalmaz, amely képes az élő emberek felismerésére. Sato csapata távolról irányíthatja a rovarokat balra, jobbra és előre, vagy rájuk hagyhatja, hogy önállóan navigáljanak a beprogramozott célpontokhoz. A kutatók most finomítják a nyomkövető és kommunikációs rendszereket, amelyek ahhoz szükségesek, hogy a kiborg lények képesek legyenek megmondani a mentőknek, hol találják a segítségre szoruló embereket.
„Egy kis robotra csak egy kis akkumulátort tudunk tenni”, mondja Sato. Mivel ennek az akkumulátornak kell ellátnia a robot energiaigényes mozgatórendszerét, valamint a hasznos tehereszközöket, szerinte a mesterséges robotok csak néhány percig tudnak mozogni. Ezzel szemben a kiborg rovarok a mozgásukat evésből és ivásból táplálják, ami azt jelenti, hogy a kis fedélzeti akkumulátoroknak csak a látó- és kommunikációs rendszereket, valamint a rovarokat irányító, alacsony fogyasztású eszközöket kell táplálniuk.
Csapata legújabb prototípusainak működési ideje körülbelül nyolc óra, de Sato reméli, hogy ez a jövőben jelentősen meghosszabbítható a hasznos teherhez szükséges energia napfényből vagy a rovarok hemolimfájából történő kinyerésével. Reméli, hogy ezeket a biohibrid gépeket a következő 3-5 évben katasztrófaövezetekben is bevetheti.
Biohibrid fejlesztések
Az eltérő megközelítések ellenére a legtöbb érintett kutató közös érdeke, hogy a természetet a robotika fejlesztésére használja fel. A területen dolgozók azonban jól tudják, hogy még mindig komoly akadályok állnak a biohibrid robotok teljes életre keltésének útjában. Sato laboratóriuma egyike annak a tucatnyi laboratóriumnak, amely világszerte a biohibrid robotika feltörekvő területén dolgozik – ez egy olyan tudományág, amelyben a mérnökök hagyományos fém- és műanyag alkatrészek és élő biológiai szövetek kombinációjából próbálnak robotokat készíteni.
A felhasznált biológiai anyagok típusa és mennyisége jelentősen eltér a kutatók között, ahogyan a kihívások is, amelyeket meg akarnak oldani. Az olyan kiborgokkal, mint Sato kereső- és mentőcsótányai, a robotikusok a nagyrészt ép biológiai rendszerek természetes képességeit hasznosítják. Más esetekben a kutatók azt vizsgálják, hogy kis mennyiségű élő szövet – például egy szagérzékelő lepkeantenna vagy egy emberi bőrborítás – miként tölthet be különleges funkciókat az egyébként hagyományos robotokban. A legambiciózusabb projektek némelyike az élő sejteket helyezi a robotok tervezésének középpontjába, például olyanok, amelyek olyan erős, öngyógyító izmokat kívánnak létrehozni, amelyeket egy robot mozgásra használhat.
 Nem tudtunk szabadulni attól a gondolattól, hogy a kiborgrovar-fejlesztések egyik motivációja az 1997-es „Az ötödik elem” („Fifth Element”) című Luc Besson film számos kultikus jelenetének egyike. |
