fbTrack
REKLAMA
REKLAMA

Plus Minus

Pszczoły roboty zapylą kwiaty, a komary drony będą nas szpiegować

Black Hornet Nano wykorzystywany był podczas misji w Iraku. Ma ok. 10 cm długości i 2,5 cm szerokości, a waży zaledwie 17 gramów
materiały prasowe
Technologia wdziera się w świat zwierząt. Po mechanicznych rybach, robocie udającym geparda naukowcy przekraczają kolejne granice miniaturyzacji, tworząc sztuczne owady. Jedne mają wspierać matkę naturę, inne szpiegować, śledzić i infiltrować.

Pszczoły zapylają 70 ze 100 podstawowych roślin uprawnych, zapewniających ludzkości 90 proc. żywności. Nic dziwnego, że wszelkie doniesienia o masowym wymieraniu tych owadów przyjmowane są z dużym niepokojem. Kto zapyli rośliny, jeśli ich zabraknie? Podczas gdy politycy skupiają się na zaostrzeniu regulacji prawnych, mających ograniczyć korzystanie ze szkodliwych dla pszczół pestycydów, inżynierowie z uczelni technicznych pracują nad własnym planem awaryjnym.

Jednym z rozwiązań miałoby być stworzenie mechanicznych pszczół, które wspomogą w zapylaniu swoich owadzich kolegów. Pracują nad nimi, i to od kilkunastu lat, inżynierowie z laboratorium mikrorobotyki na Harvardzie. Ich dziełem jest ważący 60 mg mikrodron RoboBee. Jego możliwości są imponujące. Skrzydła są w stanie wykonać 120 uderzeń na sekundę (średnia liczba uderzeń skrzydeł muchy to 200). Do tego system kontroli lotu, stabilizujący oddzielnie każde skrzydło.

– Mam nadzieję, że nasze mechaniczne pszczoły będą mogły w przyszłości zapylać kwiaty. Roboty można zaprogramować tak, by przemierzały określoną trasę, wykorzystując do tego system GPS, a nawet sztuczną inteligencję – nie kryje entuzjazmu prof. Robert Wood, kierujący grupą badaczy z Harvardu.

Jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że w minionym roku Japończycy pod kierownictwem dr Eijiro Miyako opracowali technologię przenoszenia pyłków z kwiatka na kwiatek (użyli do tego lepkiego żelu i końskiego włosia), jest całkiem prawdopodobne, że za kilka lat w powietrzu zaroi się od zrobotyzowanych owadów. A to tylko jeden z przykładów zaawansowanych prac prowadzonych w laboratoriach na całym świecie. Technologia miniaturyzacji dronów rozwija się błyskawicznie. Cała sztuka to stworzyć obiekt, który gołym okiem trudno będzie odróżnić od żywego stworzenia. W ciągu kilku ostatnich lat nauka poczyniła pod tym względem znaczące postępy.

Robozoo

Inspiracje inżynierów światem przyrody nie są niczym nowym. Naturę podpatrują zarówno architekci wznoszący zaawansowane konstrukcje, jak i inżynierowie, którzy z ruchów i zachowań zwierząt czerpią inspirację dla zaawansowanych technologii. Dzięki nim w ostatnich latach powstało sporo zoologicznych dronów. Holenderski zespół z Wageningen University stworzył na przykład RoboJerzyka (RoboSwift), który waży mniej niż 100 gram i zasilany jest małym silniczkiem elektrycznym. Kiedy wzbije się w powietrze, dzięki wmontowanym minikamerom, namierza stado prawdziwych jerzyków i stara się lecieć razem z nimi. Nie wzbudzając niczyich podejrzeń robi zdjęcia i nagrywa filmy wideo.

Japończycy z uniwersytetu w Kitakyushu opracowali z kolei mechaniczną rybę, wzorowaną na gatunku lucjan czerwony, która korzysta z systemu balastu, działającego na podobnej zasadzie jak to ma miejsce w łodziach podwodnych. Tai-robot-kun waży 7 kg, w wodzie zachowuje się niezwykle cicho (nie płoszy ryb), a na jednej baterii jest w stanie pracować ponad godzinę. Z kolei Firma BostonDynamics, stworzyła zmechanizowanego geparda, który potrafi biec z prędkością 46 km/h. Takich projektów każdego roku powstają dziesiątki. Największa rywalizacja rozgrywa się jednak na polu bioinżynierii w skali mikro. Mechaniczne insekty z racji samych rozmiarów są w stanie wykonać bardziej precyzyjne zadania.

– Zminiaturyzowane roboty będące kopią istniejących w rzeczywistości obiektów biologicznych produkuje się w dwóch celach. Po pierwsze, jest to próba zorientowania się, jak natura poradziła sobie z jakimś problemem, takim jak np. poruszanie się gekona po ścianie lub lot trzmiela. Po drugie, próbujemy stworzyć systemy, które będą posiadały możliwości tych zwierząt, a jednocześnie będziemy mieli nad nimi kontrolę – wyjaśnia dr hab. inż. Alicja Mazur z Instytutu Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechniki Wrocławskiej.

Zastosowań tego typu robotów może być wiele. Policja i służby porządkowe mogą wykorzystywać je do walki z przestępcami, monitorowania miasta czy poszukiwania rannych podczas klęsk żywiołowych. Roboty można wysyłać także do miejsc skażonych promieniowaniem.

Całkiem niedawno firmie Amazon przyznano patent na miniaturowego, sterowanego głosem, bezzałogowego asystenta pojazdu powietrznego, który może być używany przez wszystkich, od funkcjonariuszy policji, którzy zatrzymują ruch uliczny, po zwykłych kierowców, którzy będą szukali wolnego miejsca do parkowania. Firma nie ujawnia jeszcze, czym zamierza nas zaskoczyć, łatwo jednak popuścić wodze fantazji i wyobrazić sobie policjanta z robotycznym żukiem albo muchą na ramieniu. Zanim funkcjonariusz podejdzie do zatrzymanego pojazdu, robot sprawdzi, czy w aucie jest bezpiecznie. W czasie pościgu podąży za podejrzanym, a podczas wejścia do niebezpiecznego obiektu zrobi odpowiedni rekonesans. A to tylko kilka możliwych zastosowań.

Zaawansowane prace nad owadami dronami prowadzi niemiecka firma Festo. W jej technologicznym portfolio znajduje się m.in. mechaniczna ważka (BionicOpter). Dron jest sterowalny w czasie rzeczywistym za pomocą specjalnej aplikacji na smartfona. Wyjątkowo płynne ruchy sprawiają, że wygląda naturalne i w przyszłości będzie mógł zostać wykorzystany m.in. do obserwacji zwierząt. Ale interesuje się nim również wojsko. „Sztuczna ważka posiada zdolności lotu przewyższające możliwości manewrowe śmigłowców, szybowców czy samolotów razem wzięte. Sztuczny obiekt może wykonywać wszystkie rodzaje manewrów powietrznych, bowiem został wyposażony w systemy zapewniające mu aktywną kontrolę natężenia i częstotliwości ruchu skrzydeł. Ponadto skrzydła uruchamiają się w różnych położeniach względem kadłuba. Komputer pokładowy ważki nadzoruje ciąg i moc przekazywaną dla każdego z czterech skrzydeł w sposób niezależny" pisze płk Marek Wrzosek w książce „Wojny przyszłości", która właśnie ukazała się na rynku. Zdaniem oficera do takich rozwiązań należy przyszłość wszystkich armii świata. Obecnie trwają prace nam miniaturyzacją obiektu, bo prototyp mierzy na razie 48 centymetrów i waży 175 g. To zdecydowanie za dużo, by wtopić się w otoczenie bez zwrócenie na siebie uwagi. Inżynierowie z Festo zapewniają, że to tylko kwestia czasu. W pierwszej kolejności skupiają się na odtworzeniu płynności ruchów imitowanych obiektów, miniaturyzacja ma być kolejnym etapem rozwoju.

Jak na razie efekty są zadziwiające i to na tyle, że trudno niekiedy odróżnić robota od żywego owada. Naukowcy z holenderskiego Technical University of Delft jakiś czas temu zaprezentowali ważkę DelFly Micro o masie 3 g i rozpiętości skrzydeł 10 cm, zdolną przenosić miniaturową kamerę. W tym przypadku rozmiar jest imponujący, ale sporo zostało jeszcze do dopracowania pod względem wizualnym.

Armia owadów

Niewielkie rozmiary mechanicznych insektów to doskonały kamuflaż, dlatego nie dziwi fakt, że sięgają po nie przede wszystkim wojsko i służby wywiadowcze. Armia brytyjska już kilka lat temu przekonała się, o ile więcej da się zaobserwować dzięki mniejszym, a przez to mniej rzucającym się w oczy dronom. Black Hornet Nano, który mieści się w dłoni żołnierza, wykorzystywany był w czasie misji w Iraku i Afganistanie. Ma około 10 cm długości i 2,5 cm szerokości, przy czym waży zaledwie 17 gramów! Do tego potrafi utrzymać się na pułapie 30 metrów nawet pół godziny, a jego zasięg to aż kilometr. To wszystko sprawia, że mały dron idealnie nadaje się do zadań zwiadowczych, a im bardziej będzie przypominał żywe stworzenie tym więcej korzyści przyniesie swoim właścicielom.

To zadanie doskonale udało się Izraelczykom. Firma Israel Aerospace Industries, producent samolotów i uzbrojenia, stworzyła mechanicznego motyla o nazwie Robotic Butterfly. Insekt ma 20 cm długości, waży zaledwie 12 g i porusza się machając czterema skrzydłami. Co ważne, posiada malutką kamerkę, mogącą przesyłać kolorowe obrazy, a także jest zdolny do pionowego startu i lotu, podobnie jak helikopter. Robotic Butterfly docelowo ma trafić na wyposażenie izraelskich służb specjalnych, dlatego nie ujawniono danych na temat jego zasięgu i maksymalnej prędkości. Najważniejsze, że wyglądem i sposobem poruszania się imituje motyla i będzie można nim sterować za pomocą specjalnego hełmu (żołnierz będzie mógł zobaczyć to co robot w czasie rzeczywistym).

Jednym z głównych zastosowań militarnych przewidzianych dla MAV, bo tak w branży określa się mikrodrony, jest gromadzenie informacji wywiadowczych (dzięki kamerom, mikrofonom lub innym rodzajom czujników). Najbardziej imponującym osiągnięciem są w tym względzie zdalnie sterowane komary, wspólne dzieło naukowców z Johns Hopkins University i inżynierów armii Stanów Zjednoczonych (ze słynnej bazy Wright-Patterson Air Force Base w stanie Ohio). Malutkie robociki są wielkości prawdziwego komara i potrafią latać w grupie. Najważniejsze jednak jest to, że każdy z nich wyposażony jest w specjalny mechanizm pobierania próbek DNA z ciała ofiary. Sposób działania jest identyczny jak u żywego insekta. Robokomar podlatuje i za pomocą miniaturowej igły pobiera próbkę krwi. Zdaniem inżynierów tak właśnie będzie wyglądała przyszłość bioinżynierii.

Chrząszcze zombi

Problem z udoskonalaniem owadzich dronów polega dziś przede wszystkim na stworzeniu racjonalnego źródła ich zasilania. Robert Michelson, specjalista w dziedzinie robotyki i inżynierii kosmicznej, jest przekonany, że więcej energii uzyskamy z kropli benzyny niż z baterii o wielkości kropli benzyny. Konstruowane obecnie roboty zużywają zbyt dużo energii, a baterie dostępne dziś na rynku wystarczają zaledwie na kilkuminutowy lot.

I właśnie dlatego, choć brzmi to jak scenariusz filmu science fiction, równocześnie z badaniami nad dronami trwają prace zwiazane z przejęciem kontroli nad prawdziwymi owadami. Mało tego, kilka lat temu Amerykanie udowodnili światu, że potrafią sterować chrząszczami za pomocą laptopa. W jaki sposób? Owadom wszczepiono do mózgów specjalne elektrody.

Zespół inżynierów, kierowany przez Michela Maharbiza, profesora elektroniki i informatyki na University of California w Berkeley, podczas prezentacji w 2009 r. pokazał jak kontrolować chrząszcza. Do mózgu i mięśni owada podłączono w sumie sześć elektrod, a na jego grzbiecie umieszczono ważący 1,3 grama moduł radiowy. Badacze wysyłali polecenia do chrząszczy za pomocą nadajników radiowych podobnych do tych, które służą do sterowania modelami samochodów, samolotów czy helikopterów.

– Do badań wykorzystaliśmy gatunek chrząszcza Mecinorrhina torquata, który osiąga 4–8 cm długości oraz waży 4–10 g. Każdego osobnika zaopatrzyliśmy w dipolowe anteny, miniaturową płytkę z mikroprocesorem 2,4 GHz, odbiornik radiowy oraz akumulator 8,5 mAh – tłumaczy prof. Maharbiz. Wybór akurat tego gatunku nie był przypadkowy, potrafi on bowiem unieść ładunek o masie stanowiącej 20–30 proc. masy jego ciała.

Nagrania z eksperymentów, kiedy to naukowcy jednym przyciskiem klawisza w komputerze, zmieniają trajektorię lotu chrząszcza, obiegły świat. Dumny profesor oświadczył, że będzie pracował nad udoskonalaniem tej technologii.

– Przede wszystkim spróbujemy sprawdzić, czy istnieje możliwość korzystania z oczu owada i przeniesienie widzianego przez niego obrazu na monitor komputera dzięki wykorzystaniu jego nerwów wzrokowych i kodowaniu ich sygnałów w postaci impulsów radiowych. Po drugie, chcemy uniezależnić chrząszcza od akumulatora i sprawić, by uzupełniał energię np. poprzez jedzenie. Dobrze byłoby również ukryć wszystkie elementy oprzyrządowania, które teraz są na zewnątrz, we wnętrzu owada. W ten sposób byłby on nie do odróżnienia od innych prawdziwych insektów – zapowiada Maharbiz.

W swoich badaniach nie jest on odosobniony. Podobne prace prowadzą naukowcy z Uniwersytetu Michigan. Aby bardziej zintegrować systemy kontrolne z ciałem owada, sztuczne implanty wczepili mu jeszcze w stadium larwalnym. W trakcie przepoczwarzania wszelkie sztuczne części zrosły się z tkankami, przez co stały się bardziej stabilne i niewidzialne.

Historia konstruowania zwierzęcych cyborgów jest długa. Już w latach 50. XX wieku elektrody wczepiano bykom podczas korridy, w 2002 r. nowojorczycy używali zdalnie sterowanego szczura, Chińczycy testowali tego typu rozwiązania na gołębiach, a inżynierowie z Harvardu pochwalili się pierwszą sztuczną meduzą, stworzoną na bazie żywych tkanek.

Broń przyszłości?

Przejmowanie kontroli nad owadami i budowanie mechanicznych insektów wśród wielu osób budzi czasami uzasadnione obawy. – Amerykańskie mikrodrony prędzej czy później wpadną w ręce obcych służb i wywiadów. Byłoby wielką naiwnością sądzić, że monopol na mikrodrony pozostanie w rękach jednej armii. Gdy ich ceny spadną, zaczną je kupować terroryści. Historia techniki wojskowej nie zna pod tym względem wyjątków – ostrzega John Villasenor, współpracownik naukowy Brookings Institution, prestiżowej organizacji doradczej z Waszyngtonu.

Aż strach pomyśleć, co mogło by się wówczas stać. Pomijając fakt nadmiernej inwigilacji (to zarzut do wszystkich armii) wystarczy wspomnieć choćby mechanicznego komara. Skoro potrafi pobrać próbkę krwi, równie dobrze może ją czymś zainfekować lub wstrzyknąć mikrochip. Louis A. Del Monte, autor książki „Nanoweapons: A Growing Threat To Humanity" twierdzi wręcz, że mikrodrony mogą być groźniejsze niż broń jądrowa. Wykorzystane w nieodpowiednim celu bez trudu mogą zabijać ludzi, nawet na masową skalę, choćby zatruwając źródła wody pitnej. W tym kierunku poszli zresztą twórcy głośnego serialu „Black Mirror", którzy jeden z odcinków poświęcili właśnie zagrożeniom ze strony mechanicznych owadów. A możliwości niewłaściwego wykorzystania tego typu technologii jest mnóstwo. I naprawdę niewiele z nich może przysłużyć się ludzkości.

PLUS MINUS


Prenumerata sobotniego wydania „Rzeczpospolitej”:


prenumerata.rp.pl/plusminus


tel. 800 12 01 95

Źródło: Plus Minus
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
NAJNOWSZE Z RP.PL
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA