Игорь
я могу поступать правильно
Если не я, то кто-то другой. Поэтому, лучше я =)
Игорь Зубов
Все записи
текст

«Хакнуть таракана». Как мы управляем насекомыми

В фильме «Пятый элемент» был эпизод, в котором один из злодеев прослушивал кабинет президента с помощью радиоуправляемого таракана. Боевик вышел в 1997 году, и только спустя 10 лет человечество достигло достаточного технического уровня, чтобы провести таракана, пока не экипированного камерой и микрофоном, по лабиринту с помощью джойстика. Летающие машины подождут, насекомые – наше будущее и настоящее.
«Хакнуть таракана». Как мы управляем насекомыми

Тараканы без царя в голове

Зачем вообще вся эта возня вокруг жуков? Не проще сделать миниатюрного робота и развивать микророботостроение? Нет. В отличие от машин живые жуки-киборги – уже готовая платформа, с помощью которой мы можем реализовать самые разные цели. Если нам нужен жук-шпион, мы навесим на него записывающую аппаратуру и запустим в логово врага. Если жук-целеуказатель – нацепим радиопередатчик. Насекомые способны перенести гораздо больше своего веса, например, жук-носорог осилит груз в 850 раз тяжелее себя. Но это даже излишне – многие датчики и сканеры легкие и ненамного превышают вес жука. Насекомые быстро восстанавливаются после критических повреждений и могут сами компенсировать утрату конечностей, чтобы сохранить возможность передвигаться. Например, если жук остается с пятью лапами вместо шести, он нагружает две конечности больше, чем другие три, чтобы передвигаться, сохраняя равновесие. Чтобы то же самое сделал робот, понадобятся хорошо обученный искусственный интеллект и мощная обратная связь от всех частей машины.

Однако и у насекомых есть минус – их жизнь в разы короче, чем у роботов, которые при должном уходе прослужат много лет. Вряд ли жуки или муравьи могут похвастаться таким долголетием. Тем не менее, затраты на создание робота, способного летать все время без подзарядки и нести на себе дополнительную электронику, пока что трудно оценить. У нас нет массового производства настолько маленьких и емких аккумуляторов, и надежные подвижные элементы, как крылья или лапки жуков, тоже пока нам недоступны, хотя работы по созданию жукообразных роботов, несомненно, ведутся.

Жуки-киборги обычно размером с монету. Фото: Kevin Ma and Pakpong Chirarattananon, www.seas.harvard.edu

Искусственно созданные насекомые все же существуют – в Университете Беркли (США) живет механический робот-таракан размером с почтовую марку. Его соорудили из поливинилиденфторида, который сжимается под действием электричества, что позволяет роботу передвигаться скачками. Он может бегать по трубам, подниматься по склонам и нести небольшой груз. Скорость его движения – 20 длин тела в секунду. Из-за того, что весь робот состоит из одной пластинки эластичного полимера, его практически невозможно раздавить, в отличие от настоящего таракана. Хотя второго, скорее, сложнее поймать.

Первопроходцами в сфере киборгизации насекомых стали ученые из Корнеллского университета в 2006 году. Их таракан, оснащенный радиодатчиком, прошел лабиринт под контролем своих создателей. А в 2018 году в Калифорнийском Университете жуков-голиафов заставляли летать, управляя их полетом. Причем во всех плоскостях – исследователи смогли даже заставить подопытного зависнуть в воздухе.


Мозг как основа машины

Пока все вокруг собирают насекомых из алюминия и пластика, Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США объявило конкурс на создание механизма управления роботом, основанного на нервной системе насекомых. У финалистов должен получиться Робокоп в мире насекомых. Приз – миллион долларов. Преимущества такого подхода очевидны: нервная система насекомых проще, чем у млекопитающих, но все еще сложнее нейросетей. Если заставить этот сгусток нейронов исполнять приказы и подключить его к механическим движущимся элементам, то можно получить машину, способную оптимально адаптироваться к окружающей среде без затрат на обучение искусственного интеллекта. Если этот эксперимент пройдет успешно, то следующим этапом будут уже земноводные или даже млекопитающие.


К свету против своей воли

Радиоуправляемый таракан может не вызывать «вау-эффекта», особенно если вы фанат «Пятого элемента». Для самых невпечатлительных в 2017 году ученые из Корейского института передовых технологий провели эксперимент над черепахой. Они тестировали гарнитуру EPOC, чтобы дистанционно управлять движением черепахи. К ее мозгу подключили электроды, а на панцирь нацепили камеру. Человек получал видеоизображение с камеры и указывал черепашке, куда двигаться. Манипулировали исследователи с восприятием света – обычно черепаха идет туда, где светло. Гарнитура распознавала команды и с помощью Wi-Fi активировала устройство, которое «включало» свет справа или слева. Рептилия инстинктивно тянулась к свету и поворачивалась в нужную сторону – куда указал человек. Выяснилось, что управление возможно на расстоянии до 5 км.

Корейцы создали автономных черепах-биороботов. Фото: www.qdaily.com

Через год в том же университете научились дистанционно управлять крысами. Принцип работы схож с «черепашьим» – в мозг вживляли электроды, и те провоцировали у грызуна ощущение жажды. К шлему подопытного прикрепляли предмет, которым можно было управлять дистанционно, перемещая вправо или влево. Именно этот предмет в сознании грызуна должен был утолить жажду, но он был совершенно недостижим – танталовы муки XXI века. Из-за манипуляций электродами крыса сосредотачивалась на предмете, игнорируя еду и сексуального партнера – главные жизненные стимулы.

Эксперимент по контролю грызунов силой мысли. Фото: www.ipon.hu

Уже довольно долго существуют интерфейсы, подключающиеся к мозгу, инвазивно или нет. Они помогают управлять протезами, модулировать речь, набирать текст, компенсировать утрату природных способностей. В феврале этого года ученые из Чжэцзянского университета в Китае решили использовать эту технологию, чтобы контролировать крысу не пультом или джойстиком, а силой мысли. Человек надевал на себя шлем с датчиками, которые считывали мозговую активность, и думал о том, чтобы грызун двигался вперед, влево или вправо. Эта информация считывалась и отправлялась на компьютер, который посылал сигнал на электроды, вживленные в спину крысе и заставляющие ее перемещаться в нужном направлении. Управление чужим сознанием пронизывает всю современную культуру, от суеверий до фантастики, и теперь мы получили возможность указать, из какой кормушки есть грызуну, просто приподняв бровь. Конечно, текущая реализация далека от идеала, использовать ее для контроля над человеком невозможно (к счастью).


Зачем нам киборги в кармане?

В чем практическое применение киборгов-насекомых? Насекомые развиваются довольно быстро, а электронику начинают вживлять в них на ранних этапах, и результат появляется спустя несколько дней, а не недель. Стоимость таракана, его транспортировка, разведение, содержание гораздо ниже аналогичной для млекопитающих, а их природная устойчивость ко многим химикатам и радиации и малый размер делают из них идеальных кандидатов на боевое применение в спасательных, разведывательных и исследовательских операциях. Один из предполагаемых сценариев – тараканы, оснащенные сенсорами, могут помочь на местах крушений, где под завалами находятся люди. Плюс, ученые работают, в основном, с тараканами, и вряд ли кто-то обвинит их в жестоком обращении с животными.


Фото: Evan Ackerman, www.spectrum.ieee.org

Даже если какие-то разработки нельзя будет использовать в практических целях из-за дороговизны или низкой надежности результата, это большой шаг в понимании нервной системы живых организмов. В какой-то степени этот опыт можно экстраполировать и на человеческий мозг. Мечты о массовом контроле над сознанием никто у человечества отобрать не сможет. Кроме, конечно, сдерживающей нас этики.
Фото: Tom Libby, Kaushik Jayaram och Pauline Jennings/PolyPEDAL Lab, UC Berkeley, sverigesradio.se

High-Tech

Машины и Механизмы
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен
Всего 0 комментариев
Комментарии

Рекомендуем

Актуальное
Петросити
Поэма здоровья
Биосфера
Бесконтактная примерка обуви
OK OK OK OK OK OK OK