Роботы-растения: как учёные объединяют природу и технологии

Управляемые на расстоянии венерины мухоловки-"роботы" и сельскохозяйственные культуры, сообщающие фермерам о болезни, могут стать реальностью благодаря разработке системы для коммуникации с растениями.

Исследователи из Сингапура подключили растения к электродам, способным отслеживать слабые электрические импульсы, естественным образом излучаемые зеленью.

Учёные использовали эту технологию, чтобы заставить венерину мухоловку захлопнуть ловушку по нажатию кнопки в приложении на смартфоне. Затем они прикрепили одну из её створок к роботизированной руке, заставив конструкцию поднять кусок проволоки толщиной в полмиллиметра и поймать небольшой падающий объект.

Технология находится на ранней стадии, но исследователи полагают, что в будущем она может быть использована для создания продвинутых "роботов на основе растений", способных поднимать множество хрупких объектов, которые слишком деликатны для жёстких роботизированных рук.

"Такие природные роботы могут быть соединены с другими искусственными роботами (для создания) гибридных систем", — сказал AFP Чэнь Сяодун, ведущий автор исследования из Наньянского технологического университета (NTU).

Остаются нерешённые задачи. Учёные могут стимулировать захлопывание ловушки мухоловки, но пока не могут её открыть — естественный процесс, занимающий 10 и более часов.

Защита урожая

Система также может улавливать сигналы, излучаемые растениями, что открывает возможность для фермеров обнаруживать проблемы с посевами на ранней стадии.

"Отслеживая электрические сигналы растений, мы можем обнаруживать возможные сигналы бедствия и аномалии", — сказал Чэнь. "Фермеры могут узнать, когда начинается болезнь, ещё до того, как на культурах появятся полномасштабные симптомы".

Исследователи считают, что такая технология может быть особенно полезна, поскольку урожаи сталкиваются с растущими угрозами из-за изменения климата.

Учёным давно известно, что растения излучают очень слабые электрические сигналы, но их неровная и восковая поверхность затрудняет эффективное крепление датчиков. Исследователи NTU разработали мягкие электроды в виде плёнки, которые плотно прилегают к поверхности растения и могут более точно обнаруживать сигналы. Они крепятся с помощью "термогеля", который жидкий при низких температурах, но превращается в гель при комнатной температуре.

Это не первое исследование по коммуникации с растениями. В 2016 году команда Массачусетского технологического института превратила листья шпината в сенсоры, которые могут отправлять учёным email-оповещение при обнаружении взрывчатых веществ в грунтовых водах. Команда внедрила углеродные нанотрубки, излучающие сигнал, когда корни растения обнаруживают нитроароматические соединения, часто встречающиеся во взрывчатых веществах. Сигнал затем считывается инфракрасной камерой, которая отправляет сообщение учёным.