Sprawdź jaki laptop Intel Evo jest najlepszy dla Ciebie Więcej
Nauka

Projekt DragonflEye przemieni ważki w sterowane światłem cyborgi

MH
Marcin Hołowacz
24

Technologie opracowywane na potrzeby Projektu DragonflEye w przyszłości mogą zaowocować optogenetycznymi narzędziami, służącymi do bardzo precyzyjnego sterowania owadami. Zanim ważka zostanie wyposażona w swój niezwykle lekki, a zarazem mały plecak, który jest naszprycowany elektroniką, najpierw musi zostać poddana specjalnym modyfikacjom genetycznym. Tylko one umożliwią wykorzystywanie impulsów światła do sterowania jej lotem, zgodnie z zamysłem człowieka. Brzmi jak science fiction, ale jak to może działać w prawdziwym świecie?

Sterowanie owadami zostało już osiągnięte np. poprzez umieszczenie elektrod w mięśniach żuków, albo łączenie elektrod z układem nerwowym karaluchów. Natomiast to nad czym wspólnie pracują inżynierowie z Draper oraz Instytutu Medycznego Howarda Hughesa, może być rozwiązaniem znacznie bardziej finezyjnym. Ich badania skupiają się na próbach opracowania metody, która pozwoli na dokonywanie modyfikacji genetycznych w układzie nerwowym owada, co powinno umożliwić sterowanie jego poczynaniami za pomocą impulsów światła. Będą one wysyłane ze specjalnie zaprojektowanego urządzenia zamontowanego na grzbiecie owada, a dokładniej ważki. Taki „plecaczek” z elektroniką musi być przede wszystkim na tyle lekki, aby ważka mogła z nim swobodnie latać. Pomaga w tym np. kompromis związany z dostarczaniem odpowiedniej ilości energii: zamiast większej baterii, zdecydowano się na zamontowanie niewielkiego panelu słonecznego, umożliwiającego pozyskiwanie dodatkowej energii z otoczenia.

Aktualnie jesteśmy w stanie stworzyć całkiem imponujące mikropojazdy powietrzne, które w zależności od budowy mogą być wykorzystywane na różne sposoby, na przykład wykonywać misje rozpoznawcze dla wojska, przeprowadzać różne formy ataków w postaci oślepiania załogi pojazdów latających lub przeciążania ich czujników, przewozić niewielkie ładunki, czy też pomagać w badaniu atmosfery. Im mniejsze rozmiary tzw. MAVów (Micro Air Vehicles), tym trudniej zapewnić im energię niezbędną do dłuższej pracy. Poza tym, osiągnięcie takiego samego stopnia zwinności i uniwersalności jakim naturalnie wykazują się niewielkich rozmiarów owady, nadal nie jest łatwe do uzyskania. Właśnie dlatego warto prowadzić badania nad tworzeniem hybryd łączących prawdziwe owady z osiągnięciami biologii syntetycznej i neuro-technologii. Im dokładniej zapanujemy nad ich umysłami, tym lepiej, dlatego opłaca się zainwestować czas i środki w sterowanie za pomocą impulsów światła.

Na czym polega to całe sterowanie światłem w projekcie dragonfleye?

Zamiast razić mięśnie owada prądem dostarczanym przez elektrody (rozwiązanie nie do końca precyzyjne), można zdecydować się na sterowanie mięśniami za pośrednictwem neuronów „sterujących” (takiego określenia używają sami autorzy badań). Taki neuron „sterujący” należy do interneuronów, których zadaniem jest przekazywanie informacji z neuronów sensorycznych do neuronów ruchowych. Podczas sterowania, nikt nie chce zaburzać pracy tysięcy pobliskich neuronów, dlatego inżynierowie chcą dokonywać kontroli za pomocą światła, nie prądu. Umożliwią to tzw. optrody wprowadzone do przewodu nerwowego ważki. Żeby w ogóle można było mówić o takiej metodzie, trzeba zmodyfikować neurony w taki sposób, aby stały się czułe na światło. Pomoże w tym biologia syntetyczna, pozwalająca na wstawienie materiału genetycznego o światłoczułych właściwościach do wybranych neuronów - właśnie w tym momencie uzyskuje się dodatkowy stopień precyzji, bo tylko zmodyfikowane neurony będą reagować na światło, podczas gdy pozostałe będą na nie obojętne.

Jest precyzja w sterowaniu, jest długi czas działania, a co z pilotem?

Ze względu na wieloletnie doświadczenie Draper w systemach autonomicznych, aparatura zamontowana na owadzie będzie nim nawigować bez pomocy człowieka. To kolejna zaleta, dzięki której obszar zadania nie będzie sztucznie ograniczony.

DragonflEye jest całkowicie nowym rodzajem mikro-powietrznych pojazdów, które są mniejsze, lżejsze i mniej zauważalne niż cokolwiek innego zbudowanego przez człowieka.

- Jesse J. Wheeler, inżynier biomedyczny w Draper.

A gdyby tak sterować poczynaniami ludzi, zamiast owadów?

Na koniec moje fantazjowanie na pograniczu sci-fi. Skoro prace nad kontrolowaniem owadów trwają w najlepsze, to może kiedyś będzie można zrobić to samo z ludźmi? Parę modyfikacji genetycznych, specjalnie zaprojektowany plecak z odpowiednią aparaturą i mamy armię zawsze posłusznych cyborgów, których zachowanie zostało wcześniej zaprogramowane. Tak tylko mówię.

Źródło

/\/>

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu

Więcej na tematy:

naukawklejka