سوسک‌های سایبورگ در مأموریت‌های نجات جان
1
سوسک‌های سایبورگ در حال ورود به عرصه علم به عنوان جایگزینی غیرمنتظره برای انجام وظایف پیچیده هستند. این موجودات کوچک، تجهیزات الکترونیکی سبکی را حمل می‌کنند که حرکات آن‌ها را در مکان‌هایی که ربات‌های معمولی با مشکل مواجه می‌شوند، هدایت می‌کند.
ترکیب طبیعت با فناوری
مهندسان در سراسر جهان در حال بازاندیشی روش‌های جست‌وجو و نجات در شرایط خطرناک هستند. سوسک‌های سایبورگ که ترکیبی از قابلیت‌های طبیعی حشرات و فناوری پیشرفته هستند، پتانسیل قابل‌توجهی دارند.
محمد آریانتو از دانشگاه اوزاکا به همراه همکارانش در دانشگاه دیپونگورو اندونزی قصد دارند به جای ساخت ماشین‌های کوچک از ابتدا، از قابلیت‌های طبیعی حشرات استفاده کنند.
چرا سوسک‌ها؟
سوسک‌های سایبورگ به دلیل مقاومت خارق‌العاده‌شان در محیط‌های سخت مورد توجه قرار گرفته‌اند. این حشرات می‌توانند با منابع کم و شرایط دشوار سازگار شوند و به یار غیرمنتظره‌ای برای مأموریت‌های دنیای واقعی تبدیل شوند.
دانشمندان مدارهای الکترونیکی کوچک را روی این حشرات نصب می‌کنند، به طوری که آن‌ها همچنان مانند گذشته حرکت می‌کنند. یک کنترل‌کننده کوچک در مواقع ضروری می‌تواند جهت حرکت آن‌ها را هدایت کند، اما در بیشتر موارد، سوسک‌ها از مهارت‌های ناوبری طبیعی خود استفاده می‌کنند.
رفتن به جاهایی که انسان نمی‌تواند برود
ربات‌های معمولی در تونل‌های فروریخته و فضاهای تنگ ممکن است بزرگ و شکننده باشند، اما سوسک‌ها می‌توانند از شکاف‌های باریک عبور کرده و در میان آوار حرکت کنند.
برخی مدل‌های این سوسک‌های سایبورگ در محیط‌هایی که فاقد منابع انرژی پایدار هستند نیز به خوبی عمل می‌کنند. این ویژگی به تیم‌های نجات کمک می‌کند تا انرژی بیشتری ذخیره کنند و نیازی به حمل باتری‌های بزرگ نداشته باشند.
متخصصان دستورالعمل‌های ساده‌ای را در یک میکروچیپ نصب‌شده روی پشت سوسک برنامه‌ریزی می‌کنند. وقتی حشره از مسیر اصلی خارج شود، سیستم با ارسال پالس‌های کوچک، آن را به مسیر درست هدایت می‌کند.
آریانتو در این‌باره توضیح می‌دهد:
“با الصاق دستگاه‌های الکترونیکی به حشرات، می‌توانیم از پیچیدگی‌های مهندسی رباتیک اجتناب کرده و روی دستیابی به اهدافمان تمرکز کنیم.”
نقش سوسک‌های سایبورگ در عملیات نجات
آتش‌سوزی‌ها، زلزله‌ها و سیل‌ها می‌توانند مناطقی غیرقابل دسترس ایجاد کنند. ارسال انسان یا تجهیزات سنگین به چنین مکان‌هایی ممکن است خطرناک باشد.
اما یک سوسک مجهز به سیستم هدایت، می‌تواند وارد این مناطق شده، زنده‌ماندگان را شناسایی کند و اطلاعات مفیدی را ارسال نماید. این کار زمان جست‌وجو را کاهش داده و از قرار گرفتن امدادگران در معرض خطر جلوگیری می‌کند.
استفاده از حشرات برای بررسی مکان‌های تنگ یا ممنوعه مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. این موجودات می‌توانند تونل‌های باریک، ساختمان‌های فروریخته و مناطق خطرناک دیگر را بررسی کنند.
سنسورهای نصب‌شده روی بدن این سوسک‌ها می‌توانند داده‌هایی مانند دما، کیفیت هوا یا پایداری سازه‌ها را جمع‌آوری کنند. این روش باعث شده است که کارشناسان ایمنی به دنبال استفاده گسترده‌تر از این فناوری باشند.
بدون آسیب به سوسک‌ها
اگرچه ایده سوسک‌های سایبورگ ممکن است عجیب به نظر برسد، اما پژوهشگران تلاش می‌کنند که این مأموریت‌ها آسیبی به این موجودات وارد نکند.
برخی از گروه‌های تحقیقاتی از چسب یا گیره‌هایی استفاده می‌کنند که تأثیر دائمی روی اسکلت خارجی سوسک‌ها نداشته باشد. قطعات الکترونیکی نیز طوری طراحی شده‌اند که پس از پایان مأموریت به راحتی جدا شوند، بنابراین حشره می‌تواند بدون اثرات جانبی به محیط طبیعی خود بازگردد.
سوسک‌های سایبورگ: یک گزینه کم‌هزینه
توسعه ربات‌های تخصصی معمولاً مستلزم سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در بخش سخت‌افزار و نرم‌افزار است. اما حشرات، به‌طور طبیعی در دسترس‌اند، خودشان تولیدمثل می‌کنند و دارای یک سیستم کنترلی بیولوژیکی از پیش‌تعریف‌شده هستند.
هزینه نگهداری آن‌ها کمتر است، زیرا برخلاف ربات‌ها، نیازی به مفاصل مکانیکی پیچیده ندارند که احتمال خرابی آن‌ها بالا باشد.
کیسوکه موریشیما از دانشگاه اوزاکا می‌گوید:
“من معتقدم که حشرات سایبورگ می‌توانند با تلاش و انرژی کمتر نسبت به ربات‌های مکانیکی، اهداف را محقق کنند.”
کارایی و کاربردهای آینده
آزمایش‌های اخیر نشان داده‌اند که این حشرات می‌توانند در محیط‌هایی که ربات‌های زمینی معمولی عملکرد ضعیفی دارند، به اهداف تعیین‌شده برسند.
بهبودهای آینده ممکن است شامل الگوریتم‌های پیشرفته‌تر برای جلوگیری از برخورد با موانع و باتری‌های بادوام‌تر باشد. پژوهشگران همچنین امکان ترکیب حس جهت‌یابی طبیعی سوسک‌ها با هوش ماشینی را بررسی می‌کنند.
البته عملیات جست‌وجو و نجات تنها یکی از کاربردهای این فناوری است. باستان‌شناسان ممکن است از این حشرات سایبورگ برای بررسی سایت‌های حساس که توان تحمل ماشین‌آلات سنگین را ندارند، استفاده کنند.
مهندسان نیز امیدوارند از این فناوری برای نقشه‌برداری از مسیرهای تهویه یا لوله‌کشی‌های تنگ بهره ببرند. سوسک‌ها بدون ایجاد اختلال زیاد می‌توانند از این فضاها عبور کنند.
چالش‌های اخلاقی و نگرانی‌ها
همه افراد نسبت به ترکیب کنترل الکترونیکی با موجودات زنده احساس راحتی ندارند. برخی منتقدان این روش را به چالش کشیده و پرسیده‌اند که آیا این فرآیند به حقوق حیوانات احترام می‌گذارد یا نه.
محققان برای پاسخ به این نگرانی‌ها، تأکید دارند که تأثیر این فناوری بر روی هر موجود زنده محدود شده و سلامت آن‌ها تحت نظارت است. آن‌ها همچنین اطمینان داده‌اند که دستورالعمل‌های اخلاقی در تمامی مراحل توسعه این فناوری رعایت می‌شود.
آینده سوسک‌های سایبورگ
برخی متخصصان آینده‌ای را متصور هستند که در آن گروه‌هایی از این سوسک‌های مجهز، به‌صورت هماهنگ توسط اپراتورهای از راه دور یا سیستم‌های هوش مصنوعی کنترل می‌شوند.
حتی برخی محققان به بررسی تبدیل حشرات دیگر به ماشین‌های زنده پرداخته‌اند. برای مثال، گروه‌هایی از عنکبوت‌شناسان به دنبال راه‌هایی برای هدایت عنکبوت‌ها هستند تا از توانایی آن‌ها در بالا رفتن از سطوح مختلف بهره ببرند.
سوسک‌ها در مأموریت‌های نجات جان
دانشمندان در حال برنامه‌ریزی برای آزمایشات میدانی در مقیاس بزرگ‌تر هستند. آن‌ها می‌دانند که بلایای طبیعی واقعی، پر از آشفتگی‌هایی هستند که در آزمایشگاه به‌طور کامل قابل شبیه‌سازی نیستند.
با وجود چالش‌ها، تیم‌های تحقیقاتی فعال در حوزه طراحی‌های زیست‌هیبریدی، این سوسک‌ها را به‌عنوان یک شریک غیرمنتظره اما مقاوم می‌بینند که می‌تواند وارد مناطقی شود که انسان‌ها و ربات‌های معمولی از دسترسی به آن‌ها عاجز هستند.
با تحقیقات بیشتر، همکاری‌های جدید ممکن است به توسعه نمونه‌های پیشرفته‌ای منجر شود که آماده اجرای عملیات‌های در مقیاس وسیع باشند. تیم‌ها در حال بهبود دستورالعمل‌های ناوبری و قابلیت‌های سنسوری این سوسک‌ها هستند تا آن‌ها بتوانند نقش مستقیمی در مأموریت‌های نجات جان ایفا کنند.
این مطالعه در مجله Soft Robotics منتشر شده است.
