Световые киборги-тараканы ориентируются без проводов и хирургии

Исследователи из Университета Осаки создали новый тип киборга-насекомого, способного к автономной навигации — без проводов, хирургического вмешательства или стрессовых электрических разрядов. Система использует небольшой шлем с ультрафиолетовым (УФ) светом для управления тараканами, эксплуатируя их естественную склонность избегать яркого света, особенно в УФ-диапазоне. Этот метод не только сохраняет сенсорные органы насекомого, но и обеспечивает стабильный контроль с течением времени.

Работа опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems.

Традиционные киборги-насекомые полагаются на электрическую стимуляцию, которая часто требует инвазивной хирургии и может привести к повреждению критически важных сенсорных органов. Со временем эти электрические сигналы также становятся менее эффективными по мере адаптации организма насекомого — явление, известное как привыкание. В отличие от этого, система команды из Осаки использует негативный фототаксис — поведение, при котором насекомые инстинктивно удаляются от УФ-света. Направляя свет в тот или иной глаз, исследователи могли поворачивать таракана влево или вправо без необходимости прямого контакта с нервами или мышцами.

Команда оснастила тараканов УФ-шлемами и беспроводными сенсорными «рюкзаками», которые обнаруживают остановку движения. Если движение прекращается, активируется УФ-свет, чтобы побудить насекомое к движению. Такое интеллектуальное управление снизило ненужную стимуляцию и сэкономило энергию.

В ходе испытаний киборги-насекомые показали стабильные реакции в течение 150 испытаний без признаков привыкания. В лабиринтообразной среде 94% успешно выбрались наружу — по сравнению с лишь 24% обычных тараканов.

Согласно исследовательской группе, это первое исследование, демонстрирующее успешный контроль поведения киборгов-насекомых с использованием только их естественной сенсорной системы — без какой-либо электрической стимуляции. Новая модель Био-Интеллектуального Киборга-Насекомого (Bio-Intelligent Cyborg Insect, BCI) значительно снижает физическую нагрузку на животное и повышает надежность управления движением в сложных средах.

Кейсукэ Моришима, руководивший исследованием, подчеркнул важность работы с естественной биологией насекомого, а не против нее.

«Вместо того чтобы переопределять мозг насекомого, мы направляем его через его собственные органы чувств. Это делает систему безопаснее, стабильнее и устойчивее», — сказал он.

Этот щадящий световой метод открывает путь к созданию навигационных систем с низкой нагрузкой на биогибридной основе. Потенциальные области применения включают поисково-спасательные работы в зонах бедствий, мониторинг окружающей среды и наблюдение — особенно в местах, слишком тесных или опасных для обычных роботов.