Роботы приобретают новые возможности благодаря растениям и грибам

Фото из открытых источников

Инженеры давно стремятся создать реалистичных роботов. Но воссоздание сложных функций, скажем, руки или листа невозможно с помощью синтетических материалов, говорит Ананд Мишра, инженер из Корнелльского университета. «Есть точка, где технологии нас ограничивают».

Использование форм жизни для создания машин может преодолеть некоторые из этих ограничений. Например, живая ткань развила всевозможные способы исследования окружающей среды — видеть свет, чувствовать тепло, обонять и пробовать еду. Чтобы создать роботов, которые также чувствительны к окружающей среде, Мишра обратился к грибковой ткани.

Грибы не являются растениями, но Мишра интересуется одной из наиболее растительных особенностей грибов — мицелием. Эти корневидные структуры прокладывают туннели сквозь почву в поисках питательных веществ и могут определять сигналы окружающей среды, такие как свет, тепло и химикаты.

Команда Мишры выращивала мицелий непосредственно в электродах, прикрепленных к двум роботам. Грибы общались с роботами посредством электрических сигналов, называемых потенциалами действия. Эти импульсы похожи на те, которые производят сердечные и нервные клетки.

Мицелий производит спонтанные потенциалы действия, которые заставляли биоботов ходить и кататься. При вспышке ультрафиолетового света мицелий производил более сильные разряды, которые изменяли походку роботов и показывали, что боты могут реагировать на окружающую среду, пишет команда в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.

Использование грибов в биогибридных роботах все еще «довольно новое», говорит Мишра. Теперь его команда надеется проверить, как такая технология реагирует на другие сигналы, такие как газы. Один из способов, которым сенсорные суперспособности их роботов могут помочь в реальном мире, — это сельское хозяйство. Будущие «грибные» боты могли бы ходить по полям, проверяя по ходу дела состояние почвы и другие условия.

В то время как грибы могут помочь роботам лучше взаимодействовать с миром, силы растений могут помочь устройствам лучше выживать в нем. «Многие искусственные технологии имеют срок годности», — говорит ученый-материаловед Фабиан Медер из Школы передовых исследований Сант-Анна в Пизе, Италия. Электроника начинает ломаться через несколько лет. Однако самые старые деревья могут стоять тысячи лет. И в то время как сломанная электроника требует ремонта, растения могут восстанавливаться после повреждений и адаптироваться к новым условиям.

Медер разработал искусственные листья, которые используют необычный источник энергии: статическое электричество, создаваемое ветром.

Он помещает искусственные листья на растения. Поддельные листья включают слой резины — материала, который хорошо накапливает статический заряд. Когда ветер колышет одно из этих бионических растений, искусственные листья сталкиваются с настоящими листьями. Это создает статические заряды, которые проникают во внутреннюю ткань настоящего листа, производя ток. Эту энергию можно собирать с помощью электродов, размещенных в листе. Исследования Медера показали, что такие устройства могут зажигать светодиоды.

Работа с живыми материалами ставит перед дизайнерами сложные задачи, например, сохранение живых частей живыми. Как и грибам, растениям нужны определенные ресурсы, чтобы оставаться здоровыми. «Фотосинтез играет большую роль в этом», — говорит Медер. Поэтому инженерам, возможно, придется использовать прозрачные материалы для изготовления деталей, которые в противном случае блокировали бы солнечный свет.

Медер в восторге от этого нового способа использования потенциального источника энергии: «Речь всегда идет о сборе этих крох энергии, которые в противном случае мы бы просто потеряли».