Комахи з вживленої електронікою врятують людей з-під завалів, виявлять заражені зони, нагодують планету і отруять
Насекомые-киборги, управляемые пультом ДУ, присутствуют не только в фантастических фильмах и романах - они уже давно стали реальностью. Причем в последнее время разработки в этой сфере идут ускоренными темпами. Дистанционная система управления позволяет превратить насекомое в часть киберфизической сети, состоящей из множества особей и способной выполнять самые различные задания, начиная от разведки, наблюдения, мониторинга состояния окружающей среды, поиска пострадавших в катастрофах и стихийных бедствиях и заканчивая физическим устранением противника.
Тараканы-спасатели
Так, на днях ученые Университета Северной Каролины сообщили о том, что их киборги - мадагаскарские шипящие тараканы, над разработкой которых исследователи работают уже несколько лет, готовы проводить спасательные работы, в частности, находить людей под завалами после катастроф и стихийных бедствий. Они способны определять источник звука и двигаться в нужную сторону.
Над созданием насекомых-киборгов работают в разных научных учреждениях, но самых серьезных успехов в этом направлении удалось добиться именно ученым из Университета Северной Каролины, которые разработали наилучшую технологию вживления управляющих элементов в организм насекомого. Если в других подобных исследованиях ученые брали уже взрослые особи насекомых и хирургическим путем вставляли электроды в определенные нервные узлы или прямо в мышцы, то специалисты из Университета Северной Каролины просто приложили электроды к поверхности куколки, находящейся на стадии превращения в крылатую взрослую особь. По завершению этих превращений электроды оказались внедрены внутрь тела в нужных местах безо всякого хирургического вмешательства.
Чтобы тараканами можно было управлять, исследователи закрепили на спинах насекомых обычный электронный модуль с приемопередатчиком беспроводной связи и микроконтроллером. Тонкие электроды закрепляются на место усов, стимулируя которые, можно регулировать повороты насекомого в различные стороны. К задней части брюшка подводится еще один электрод. Колебания волосков насекомого в этой зоне позволяет ему ощутить приближающегося хищника. Стимулируя зону, ученые заставляют тараканов двигаться быстрее.
Система также включает микрофоны, которые улавливают все звуки, анализируемые затем специальной программой: так определяется нахождение источника звука, и насекомое с помощью электродов движется в необходимом направлении. Предполагается, что тараканы-киборги среди завалов смогут по звуку обнаружить человека, после чего центр управления быстро определит его месторасположение.
До того ученые из Университета Северной Каролины продемонстрировали, что их насекомые-киборги могут составлять карту местности, например в зоне стихийного бедствия, техногенной катастрофы, либо зараженных территорий, на которых тараканы более живучи, чем люди.
Детекторы ядов
Успешно работают над созданием насекомых-киборгов также исследователи из других мировых лабораторий. Так, корейские ученые из Национального Института Науки и техники Ульсана и Корейского научно-исследовательского института электронных технологий создали крошечные гибкие электронные устройства, которые могут быть присоединены к различным живым существам, в том числе насекомым и растениям. Превращенные в киборгов, они становятся живыми датчиками, способными обнаруживать различные химические вещества и производить мониторинг состояния окружающей среды.
самом деле, киборги стали лишь побочным продуктом исследователей: их основной целью было создание при помощи разнообразных катализаторов сложных электронных схем из углерода одноатомной толщины, графена и углеродных нанотрубок. Такие устройства могут функционировать в любых условиях и на любых поверхностях, не требуя наличия встроенного или внешнего источника питания.
Моделями для демонстрации изобретения стали насекомые и растения. Микросхему надежно прикрепили к их поверхности с помощью тончайшей углеродной пленки за счет сил молекулярного притяжения. Выяснилось, что углеродная электроника совершенно безвредна для живых существ. В качестве примера разработанной технологии ученые создали крошечный датчик, способный определить очень малую концентрацию паров веществ, используемых при производстве некоторых боевых отравляющих газов. Подобным образом можно создать практический любой тип датчиков, контролирующих температуру, влажность, определяющих загрязнения и наличие болезнетворных микроорганизмов в окружающей среде. Это открывает огромные перспективы для использования технологии в самых разных областях.
Пчелы спасут от голода
Деятельность исследователей из Организации стран Британского содружества по научным и промышленным исследованиям (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation - CSIRO) направлена на увеличение популяции пчел и производства меда. Ученые обеспокоены тем, что сокращение числа этих насекомых может привести к снижению объемов урожая зерновых культур и, как следствие, вызвать нехватку продовольствия в мире.
В попытке изменить ситуацию и остановить эту тенденцию ученые оснастили 5000 летающих насекомых специальными датчиками размером всего 2,5 х 2,5 миллиметра, которые крепятся на спину насекомого и позволяют отслеживать его поведение. Это поможет лучше понять так называемый синдром разрушения колоний, который наносит серьезный урон производству меда и экосистеме. В дальнейшем исследователи планируют уменьшить размер датчиков до 1 миллиметра, что позволит цеплять их к более мелким насекомым, например, комарам и плодовым мушкам.
Кукарачи-шпионы
Ученые из университета Кливленда успешно превратили насекомых, обычных тараканов, в живые топливные элементы, внедрив в их тело электроды. Это позволяет насекомым переносить на себе миниатюрное контрольное и передающее оборудование, которое приводится в действие электричеством, вырабатываем телами тараканов. Интересно, что насекомые с внедренными электродами ведут себя точно так же, как и до имплантации электродов, только их аппетит возрастает пропорционально количеству снимаемой с электродов энергии.
Фото: tehne.comФото: tehne.comКаждый таракан смог вырабатывать электрический потенциал напряжением 0.2 вольта, это эквивалентно одной десятой потенциала батарейки AAA. Но этой энергии уже достаточно, чтобы передать информацию на расстояние в пять сантиметров беспроводным методом. Хотя малая мощность биологического топливного элемента накладывает ограничения на области его использования, тараканов можно успешно использовать для разведки. Собранные насекомыми данные можно "расшифровать" с помощью устройств дистанционного считывания. Большой интерес к этой разработке проявило агентство DARPA, которое видит потенциал для использования таких насекомых в качестве шпионов, снабженных камерами и микрофонами.
Зарядка для киборгов
Система электропитания всегда была главной проблемой использования насекомых-киборгов. И вот исследователи Мичиганского университета, похоже, ее решили. Они разработали устройство получения электроэнергии, которое преобразует в электричество энергию колебаний крыльев. Используя жука вида Green June Beetle, на крылья которого были установлены несколько пьезоэлектрических генераторов, удалось получить около 45 микроватт энергии.
Фото: pestnetwork.comФото: pestnetwork.comУсовершенствовав конструкцию генератора, ученые надеются увеличить на порядок значение количества вырабатываемой электроэнергии. Но еще лучших результатов можно добиться, превратив жука в полноценного киборга, то есть, внедрив электрические генераторы в мышцы насекомого, которые обеспечивают движение крыльев. Такого количества энергии будет достаточно, что бы обеспечить электропитанием нейро-электронные управляющие цепи и приемную радиоаппаратуру.
Комары-киллеры
Разумеется, насекомые-киборги могут использоваться не только в благородных целях. Не зря Пентагон уделяет повышенное внимание таким разработкам. На самом деле, именно американские военные инициировали разработки по созданию насекомых-киборгов, способных выполнять действия, соответствующие передаваемым им командам. Все началось с программы HI-MEMS (Hybrid Insect Micro-Electro-Mechanical Systems), реализуемой Управлением перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA.
По мению специалистов, в войне будущего насекомые-киборги будут играть одну из первостепенных ролей. Совершенно реально, к примеру, в теле комара разместить микроскопическое устройство с ядом. Человек убивает комара и капсула с ядом тут же проникает в тело человека. Ее активизацию можно осуществить с помощью сигнала, который поступит по радио или со спутника - после этого капсула вскрывается. Подсчитано, чтобы убить всех людей на Земле, достаточно 50 миллиардов комаров-киборгов, а это количество может храниться в одном контейнере.
Передрук "ДС"
