Israel vừa kết nối tai của châu chấu với robot để xác định các bệnh động đất tốt hơn

Các hệ thống sinh học nói chung có một lợi thế rất lớn so với các hệ thống công nghệ cả về độ nhạy và tiêu thụ năng lượng. Vì vậy, nếu các nhà khoa học có thể hợp nhất các giác quan của rô bốt và côn trùng, thì một sự đổi mới như vậy có thể khiến những phát triển về rô bốt trở nên cồng kềnh và tốn kém hơn nhiều là không cần thiết.

Sự phát triển công nghệ và sinh học chưa từng có ở Israel và trên thế giới đã đạt được tại Đại học Tel Aviv (TAU) Lần đầu tiên, tai của một con châu chấu chết được kết nối với một robot nhận tín hiệu điện tai và phản ứng tương ứng. Kết quả thật đáng kinh ngạc: khi các nhà nghiên cứu vỗ tay một lần, tai của châu chấu sẽ nghe thấy âm thanh và robot di chuyển về phía trước; khi các nhà nghiên cứu vỗ tay hai lần, robot sẽ lùi lại.

Nghiên cứu liên ngành được dẫn đầu bởi Idan Fishel, một học viên thạc sĩ chung dưới sự giám sát chung của Tiến sĩ Ben Maoz thuộc Khoa Kỹ thuật Fleischman của TAU và Trường Khoa học Thần kinh Sagol, Giáo sư Yossi Yovel và Giáo sư Amir Ayali từ trường động vật học và Trường khoa học thần kinh Sagol; và Tiến sĩ Anton Sheinin. Yoni Amit và Neta Shavil. Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí uy tín với tiêu đề: Ear-Bot: Locust Ear-on-a-Chip Bio-Hybrid Platform.

Qua hàng trăm triệu năm tiến hóa, côn trùng đã phát triển một số cơ quan phát hiện hiệu quả và mạnh mẽ nhất, thường nhạy cảm hơn nhiều so với các cơ quan nhân tạo của chúng, nhóm nghiên cứu viết trong bài báo của họ. “Trong nghiên cứu này, chúng tôi chứng minh phương pháp tiếp cận công nghệ sinh học lai, tích hợp tai của châu chấu vào một nền tảng robot. Bằng phương pháp Ear-on-a-Chip, chúng tôi cố gắng tạo ra một thiết bị giác quan thu nhỏ có tuổi thọ dài hoạt động như một phần của robot lai sinh học.

Các nhà nghiên cứu giải thích rằng khi bắt đầu nghiên cứu, họ đã tìm hiểu xem làm thế nào những ưu điểm của hệ thống sinh học có thể được tích hợp vào các hệ thống công nghệ và cách các giác quan của một con châu chấu chết có thể được sử dụng làm cảm biến cho robot. Maoz lưu ý: “Chúng tôi chọn thính giác vì nó có thể dễ dàng so sánh với các công nghệ hiện có, không giống như khứu giác, nơi thách thức lớn hơn nhiều. “Nhiệm vụ của chúng tôi là thay thế micrô điện tử của robot bằng một chiếc tai côn trùng đã chết, để sử dụng khả năng của tai để cảm nhận tín hiệu điện từ môi trường, trong trường hợp này là rung động trong không khí và sử dụng một con chip đặc biệt, chuyển đổi đầu vào của côn trùng thành của robot. “

Để thực hiện thành công nhiệm vụ có một không hai này, nhóm liên ngành gồm Maoz, Yovel và Ayali đã phải đối mặt với một số thách thức. Đầu tiên, họ chế tạo một robot có khả năng phản hồi lại các tín hiệu mà nó nhận được từ môi trường. Sau đó, trong sự hợp tác đa ngành, các nhà nghiên cứu đã có thể cô lập và mô tả đặc điểm của chiếc tai châu chấu đã chết và giữ cho nó sống sót và hoạt động – đủ lâu để kết nối thành công nó với robot. Trong bước cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách thu nhận các tín hiệu mà tai của châu chấu nhận được theo cách mà robot có thể sử dụng được. Vào cuối quá trình, robot đã có thể “nghe thấy” các âm thanh và phản hồi tương ứng.

Nhìn chung, họ đã thực hiện 29 thí nghiệm trên từng cơ quan màng nhĩ (thính giác) của châu chấu, mỗi cơ quan sử dụng từ 12 đến 36 lần lặp lại kích thích, cuối cùng thu được 1.836 bản ghi về mô hình phản ứng đỉnh cao của dây thần kinh thính giác.

” Giáo viên. Phòng thí nghiệm của Ayali có nhiều kinh nghiệm làm việc với châu chấu và họ đã phát triển các kỹ năng để cô lập và xác định đặc điểm của tai, ”Maoz nhận xét. “Phòng thí nghiệm của anh ấy đã chế tạo robot và phát triển mã cho phép robot phản hồi lại các tín hiệu thính giác điện và phòng thí nghiệm của tôi đã phát triển một thiết bị đặc biệt – Tai nghe trên chip – giúp giữ tai sống trong suốt quá trình thí nghiệm bằng cách cung cấp oxy. và thức ăn đến nội tạng, đồng thời cho phép các tín hiệu điện được lấy ra từ tai của châu chấu và được khuếch đại và truyền đến robot.

Maoz cho biết cần hiểu rằng các hệ thống sinh học tiêu tốn năng lượng không đáng kể so với các hệ thống điện tử. “Chúng được thu nhỏ và do đó cực kỳ tiết kiệm và hiệu quả. Để so sánh, một máy tính xách tay sử dụng khoảng 100 watt mỗi giờ, trong khi bộ não con người tiêu thụ khoảng 20 watt mỗi ngày. Thiên nhiên tiên tiến hơn chúng ta rất nhiều, vì vậy chúng ta nên sử dụng nó. Nguyên tắc mà chúng tôi đã chứng minh có thể được sử dụng và áp dụng cho các giác quan khác, chẳng hạn như khứu giác, thị giác và xúc giác. “

Nền tảng Ear-Bot tích hợp chứng minh rằng một hệ thống thính giác sinh học có thể đóng vai trò như một đầu vào cảm giác thính giác để chỉ đạo một robot, Maoz nói. “Nền tảng này trình bày một khả năng mới của robot lai sinh học mở đường cho việc sử dụng nhiều hệ thống thính giác sinh học, vốn vô cùng đa dạng về khả năng làm đầu vào cho các hệ thống robot lai sinh học.

Ví dụ, ông gợi ý, “một số loài động vật có khả năng phát hiện chất nổ hoặc ma túy đáng kinh ngạc; Việc tạo ra một robot với chiếc mũi sinh học có thể giúp chúng ta bảo toàn tính mạng con người và xác định tội phạm theo những cách mà ngày nay không thể thực hiện được. Một số loài động vật biết cách phát hiện bệnh. Những người khác có thể cảm thấy động đất. Bầu trời là giới hạn. “

5/5 (2 Reviews)