Как сделать жука киборга
Как создать киборга из таракана: наглядное пособие
Краудфандинговый ресурс Kickstarter очень часто радует разработками в разных областях. Среди последних вспоминается универсальный крепеж Clipless и самое маленькое зарядное устройство в мире Fuel Micro Charger. Но разработка команды Backyard Brains удивляет еще больше. Согласитесь, не каждый может подковать блоху превратить живого американского таракана в киборга.
Идея совсем не новая. Еще до Backyard Brains многие мечтали освоить управление силой мысли. В начале апреля ученым из Гарвардской медицинской школы даже удалось заставить крысу шевелить хвостом.
Устройство под названием RoboRoach позволит управлять насекомыми с помощью смартфона. Те, кто в школе не прогуливал уроки биологии, наверное, знают, что насекомые «видят» мир через усики и с помощью запахов. Упираясь усиками в какой-нибудь предмет, который встречается на пути, в мозг насекомого направляется определенный сигнал и оно меняет свой курс.
Специально разработанное Backyard Brains устройство подает на усики насекомого (в нашем случае таракана) электрический сигнал и он разворачивается в нужную сторону.
После небольшого хирургического вмешательства управление насекомым может осуществляться с помощью любого мобильного устройства под управлением ОС Android или iOS.
В конфигурацию RoboRoach входит печатная плата, батарея и три набора электродов. Сигнал с мобильного устройства, для которого разработано специальное приложение, поступает на печатную плату посредством модуля беспроводной связи Bluetooth LE. Стоит отметить, что электроды должны быть имплантированы непосредственно к голове и усикам насекомого.
Набор для создания универсального солдата таракана обойдется все желающим в 100 долларов. Напомним, что для начала массового производства Backyard Brains еще предстоит собрать 10 тысяч долларов. На момент написания новости собрано всего 3043 доллара.
На приведенном ниже видео детально рассказывается об операции по имплантации электродов.
Тараканов-киборгов использовали в качестве пикселей
Yuga Tsukuda et al., University of Tsukuba
Японские инженеры предложили объединять в рой тараканов с имплантатами для управления движением. Их можно использовать одновременно, например, для выстраивания в фигуры и отображения информации, или для подмены тараканов, перестающих выполнять команды. На разработку обратило внимание издание IEEE Spectrum.
Инженеры достаточно давно умеют управлять насекомыми с помощью имплантатов. В основном для этого используется электростимуляция усиков, которую насекомое воспринимает как столкновение с препятствием. После этого оно поворачивает в сторону, поэтому такая стимуляция позволяет управлять направлением движения. Также есть методы управления при помощи прямой элеткростимуляции мышц отдельных ног или оптической стимуляции нейронов. Однако потенциальные применения насекомых-киборгов исследуются не так активно, как технические аспекты управления.
Японские инженеры из Университета Цукубы под руководством Ёити Отиай (Yoichi Ochiai) предложили несколько новых применений для тараканов с имплантатами для управления. Авторы использовали несколько мадагаскарских тараканов и на каждом из них помимо имплантата и платы управления они закрепили уникальные матричные штрихкоды. Благодаря этому, а также камере над тараканами, алгоритм управления может отслеживать положение каждого таракана и давать ему персональные команды.
Самое необычное применение, которое предложили инженеры — это использование управляемых тараканов в качестве интерфейса. Они показали, что насекомых можно выстраивать в нужные фигуры, отслеживая их положение и давая им команды на повороты. Например, в ролике можно видеть, как тараканы выстроились в букву X и выступали в качестве пикселей. В этом примере авторы использовали только пять насекомых, но для большей точности можно использовать большее количество. В другой демонстрации на насекомого прикрепили маркер, который соприкасался с бумажным листом, на котором стоял таракан. Управляя движением такого таракана, они смогли рисовать на поверхности листа нужные им фигуры.
Еще один способ вывода информации, который продемонстрировали авторы — передвигание пластиковой сферы. Во время экспериментов они использовали только одну сферу, которую тараканы толкали вперед, но потенциально их может быть много, благодаря чему их можно использовать как пиксели. Также во время этих экспериментов исследователи показали преимущество роя из насекомых. Иногда одно из них может повернуть в другую сторону или перестать идти. В таком случае его работу может продолжить другое насекомое из роя, находящееся неподалеку.
Инженеры также работают над созданием других носимых или имплантируемых устройств для насекомых. Например, в этом году две разные группы разработчиков представили носимую Bluetooth-камеру для жуков и устройство для сброса датчиков в полете, закрепляемое на мотыльке.
Киборг-жук на радиоуправлении
Сотрудники Беркли (Калифорния) во главе с инженером Майклом Махарбизом показали, как можно управлять полётом живого жука по радио, «оборудовав» насекомое небольшим комплектом из электроники. В качестве подопытных жуков выступал вид Mecynorrhina torquata или Бронзовки. Крупное насекомое весом в 8-10 граммов может достигать длины в 80 мм и свободно нести груз равный примерно 20% массы своего тела. Научная работа называется «Deciphering the Role of a Coleopteran Steering Muscle via Free Flight Stimulation» и опубликована в журнале «Current Biology».
Принцип управления полётом жука основан на электрической стимуляции одной из мышц в его теле — третьего аксиллярного склерита. Ранее учёные полагали, что она предназначена для складывания крыльев насекомого, когда когда оно прекращает полёт. После экспериментов открылась иная роль этой мышцы — при помощи неё бронзовки управляют своим полётом по нужной им траектории. В 2009 году та же команда исследователей смогла добиться от жука более простого поведения. Он мог начинать полёт и просто лететь вверх и вниз. Теперь же при помощи электрической стимуляции другой пары мышц биологи могут управлять полётом жука по сложной траектории с высокой точностью.
«Обрудование» жука состоит из микроконтроллера со встроенными приёмником и передатчиком. Электроды были вживлены в оптические доли мозга и мышцы, управляющие полётом. Энергия для управления берётся из литиевой батарейки на 3.9 В. Вес всего электронного блока составил примерно 1.5 грамма. Контроллер может менять частоту электрических импульсов, благодаря чему степень напряжения мышц насекомого меняется, и оно меняет в свою очередь направление полёта.
Цель подобных исследований двояка. Помимо очевидных сведений из анатомии насекомых, таким образом исследователи пытаются понять принцип, который позволил бы конструировать сложных инсектоидов. Вместо того, чтобы создавать действительно микроскопических дронов или даже кибернетических насекомых, намного дешевле выполнить имплантацию готовых электронных блоков живым жукам. Они могут выполнять как мирную роль, так и различные военные задачи: наблюдение или скрытую разведку.
Будущее уже наступило: ученые превратили жука в киборга
Алёна Зиновьева 
1 декабря 2017 
0
Подписывайтесь на наш телеграм-канал. Мы публикуем там свежие новости и лучше фотографии.
Инженеры из Наньянского технологического университета в Сингапуре создали устройство, с помощью которого можно управлять жуком. Принцип работы аппарата прост: он закрепляется на спине насекомого и воздействует электрическим током на его усики. После этого жуку можно давать команды идти налево, направо или назад. Важно, что все работает без проводов благодаря аккумулятору и радиопередатчику, пишет Soft Robotics.
О разработке
Исследователи под руководством Хиротака Сато решили управлять насекомым не за счет стимуляции мышц, а опосредованно — через усики. В основе нового устройства небольшая плата, от которой отходят два электрода — они-то и прикрепляются к усам и подают небольшие электрические импульсы. Эти сигналы насекомое интерпретирует как столкновение усиков с препятствиями, поэтому начинает двигаться в противоположную сторону. Стимулируя левый усик, человек может заставить жука двигаться налево, правый — направо, а оба сразу — назад. И этот процесс может длиться достаточно долго.
Во время передачи электрического импульса устройство потребляет всего несколько сотен микроватт, поэтому для его питания необходимы всего лишь два миниатюрных аккумулятора. К слову, их заряда должно хватить на несколько часов работы.
Среди насекомых уже есть киборги
Стоит отметить, что среди насекомых уже давно есть киборги. Сегодня все желающие могут приобрести набор, с помощью которого можно управлять, например, тараканом, также стимулируя его усики. А американские инженеры недавно показали полет модифицированной стрекозы, на которую надели крошечный рюкзак с маленькими датчиками и электронными схемами — оптородами. Это устройство, передавая световые импульсы в определенные нейроны мозга насекомого, заставляло его летать. Удивить смогли и корейцы — они научились управлять черепахами посредством человеческой мысли.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Бомбы из блох и жуки-киборги: 7 фактов о том, как использовали насекомых на войне
Бомбы из пчелиных ульев придумали еще древние римляне, но идеей пользовались и в прошлом веке. В 1935-м году началась вторая итало-эфиопская война. Тогда эфиопские партизаны закидывали пчелиные ульи в танки итальянцам – так им приходилось срочно эвакуироваться.
В Нигерии несколько столетий назад пчел выдували на врагов через деревянные трубочки, а в средневековой Англии ульи размещали прямо в стенах замков. Тогда жители могли спокойно собирать мед в мирное время, а во время нападения, когда стены разрушались, озлобленные насекомые вылетали и атаковали врагов.
Гранаты из скорпионов
Примерно две тысячи лет назад римский император Септимий Север вторгся в Месопотамию, но был вынужден остановиться перед одной крепостью – его воины не могли пробраться внутрь.
Сначала римляне хотели начать штурм, но решили действовать по-другому: они стали ловить ядовитых скорпионов и кидать их в противников. В результате тем пришлось сдаться.
Во время Второй мировой войны японцы заражали блох чумой и сбрасывали над территорией Китая. Самым сложным было сделать так, чтобы насекомые не сгорали во время взрыва. Японцы придумали специальные керамические бомбы для блох, которые могли взрываться на небольшом расстоянии от земли, и тестировали их на пленных.
В каждой бомбе находилось около 30 тысяч насекомых – на земле они разбегались во все стороны в поисках крови. От чумы в те времена погибло около тысячи человек. В это же время японцы сделали запасной вариант – бомбы с мухами, которые переносили холеру, но они были не так эффективны.
Комары с желтой лихорадкой для СССР
Желтая лихорадка – острое заболевание из Африки и Южной Америки, которое передается с укусом комара и может приводить к смерти. В 1950-х в США проводили эксперименты и создавали бомбы с комарами-носителями.
Оружие разрабатывалось на случай войны с Советским Союзом – на территории СССР желтая лихорадка почти не встречалась, поэтому никто не занимался вакцинацией от этой болезни.
Малярийные комары в нацистской Германии
Команды ученых из США и Сингапура прикрепили на огромных жуков электроды и небольшие «рюкзаки» с батареей, камерой и микрофоном. Они смогли управлять насекомыми на расстоянии, указывая им направление и скорость полета.
Пчелы против наркотиков
Тут речь не совсем про войну, а про возможный вариант использования пчел в жизни. Не так давно ученые выяснили, что пчелы обладают отличным нюхом, поэтому могут использоваться для обнаружения наркотиков на таможне или при саперных работах. Биологи считают, что пчелы могут находить мины намного успешнее натренированных собак.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов