Гриби еринги покерували роботами

05 вересня 2024 р. 12:22

05 вересня 2024 р. 12:22

Гриби еринги покерували приєднаними до них роботами за допомогою електричних сигналів. Дослідники поєднали підземну частину гриба, міцелій, з надчутливим датчиком, який перетворював сигнали з клітин грибів на команди для руху роботів — одного на колесах та іншого у формі морської зірки. За допомогою опромінення міцелію ультрафіолетом рухом таких роботів вдалося навіть покерувати. У майбутньому це посприяє створенню роботів, які здатні реагувати на зміни у навколишньому середовищі подібно до живих організмів. Результати дослідження опублікували в журналі Science Robotics .

Рух біоробота на основі грибного міцелію без стимуляції та після стимуляції світлом. Cornell University

Чому керування роботами доручили саме грибам?

Науковці протягом довгого часу розробляють біороботів, але більшість з них використовують клітини тварин або рослин, які потребують складних умов культивування та мають обмежену тривалість життя. Натомість гриби є більш стійкими та невибагливими до умов середовища. Вони здатні генерувати електричні сигнали, подібні до потенціалів дії, які виникають в нейронах тварин і людини, стимулюючи рух м’язів або вироблення певних речовин, наприклад гормонів, цільовими клітинами. Завдяки цим особливостям, дослідники з Університету Корнелла у США обрали саме гриби як основу біороботів.

Як вдалося змусити робота рухатися під керівництвом гриба?

Науковці надрукували на 3D-принтері модуль для вирощування міцелію грибів ерингів ( Pleurotus eryngii ). Цей модуль містив електроди для реєстрування електричних сигналів від клітин міцелію, які потім перетворювалися на команди для керування одним з двох роботів: у формі морської зірки з м’якими ніжками та колісним з електромотором.

У спокійному стані науковці фіксували виникнення у міцелії потенціалу дії з середньою амплітудою 135, а максимальною — 1868 мікровольтів. Це доволі мале значення, порівняно з потенціалами дії, наприклад, у мозку людини, де для виникнення імпульсу потрібна зміна потенціалу в приблизно 110 мілівольтів. Але цього було достатньо для самостійного руху роботів.

Пізніше дослідники простимулювали міцелій різними типами світла — синім, червоним, білим та ультрафіолетовим. Як виявилося, стимуляція ультрафіолетовим випромінюванням викликала відповідь з потенціалом аж до 18,5 мілівольтів, тобто майже в тисячу разів сильнішим, ніж у стані спокою. Таке зростання потенціалу свідчить про здатність міцелію реагувати на подразники з навколишнього середовища. Воно допомогло науковцям частково контролювати рух роботів, змінюючи їхню швидкість та напрямок.

Що це означає для майбутнього робототехніки?

Використання грибних міцеліїв може допомогти у створенні біороботів, які здатні реагувати не лише на світло, але й на хімічні та температурні подразники, адаптуючись до умов навколишнього середовища, як це роблять живі організми. Такі роботи можуть знайти застосування у сільському господарстві чи моніторингу стану довкілля.

Однак дослідникам ще треба вирішити ряд проблем таких роботів, зокрема збільшити швидкість реакції міцелію на зміну умов середовища. Також, як і будь-які живі клітини у складі біороботів, грибний міцелій не здатен протягом тривалого часу підтримувати сталий електричний струм, що необхідно для нормальної роботи робота. Попри ці виклики, роботи на основі грибного міцелію можуть бути більш адаптивними та стійкими, ніж звичайні.

Які ще організми поєднували з роботами

🐍 Інженер-аматор вирішив компенсувати відсутність у змій ніг і створив чотириногий екзоскелет, всередину якого поміщається сама змія. На жаль, поки роботом може керувати тільки сам розробник, а не його піддослідна тварина.

🦗 Використання антен і мозку живої сарани у поєднанні з електродами для відстеження мозкової активності допомогло науковцям створити сарану-кіборга, що здатна винюхати маркери раку ротової порожнини.

💣 Іншу сарану-кіборга навчили винюхувати вибухові речовини, натренувавши її розпізнавати ці речовини так само, як це роблять зі службовими собаками. Тепер простіша в утриманні сарана може виконувати роботу цих собак.

Наука