• Комаха

    Можуть комахи бути запчастинами?. Блог компанії Digital October.

    19.08.2015

    комахи Можуть бути запчастинами?

    Можуть комахи бути запчастинами?. Блог компанії Digital October.

    Ця киберплатформа несе до 9 грам корисного навантаження.

    Візьмемо гусеницю. У якийсь момент вона починає сама переробляти себе у метелика. Питання просте: чи можна дати їй для складання синтетичні компоненти, які дозволять отримати кіборга-комаха. Відповідь – так, можна. І Мішель Махарбиз це зробив.

    Коли цей вчений з Берклі створив першого кіборга-жука, до нього відразу прийшли військові (DARPA) і запитали, чи збирається він вбивати людей, плюс що буде, якщо його жук втече і почне скажено розмножуватися.

    Махарбиз пояснив, що людей він не вбиває, небезпечних комах робити не планує (поки що), і розмноження їх не боїться, тому що кіборг інструкцію по своїй збірці під час сексу не передає. Захисникам прав тварин він пояснив, що жуков не мучить, і скарг від них на погане поводження не надходило. Правда, він зараз якраз розглядає етичні аспекти використання комах як комплектуючих для електроніки, але це справа десята.

    Вибір носія

    Махарбиз взяв за основу жуков. Вибір досить цікавий: справа в тому, що біологічна конструкція жука така, що він містить в собі щось типу заряду елемента живлення і може нести на 20% більше своєї ваги. Тобто в жука є запас на апгрейди і фічі, плюс батарейка, яка довго його живить і відкриває деяку свободу використання.

    Технологія управління

    Якщо говорити спрощено, жуки управляються через певні резонансні частоти. Різні події з м’язами викликають різну стимуляцію резонансу панцира, що, в свою чергу, активізує дії інших визначених груп м’язів. Керуючи резонансом, можна віддавати команди жука.

    Махарбиз взяв і вставив у жука оптичні стимулятори в мозок і електростимулятори в пару основних м’язів. Перший тип взаємодії – це робота з мозком: почати і завершити коливання. Другий тип – це стимуляція базального мускула з кожної сторони для поворотів. Грубо кажучи, коли цей мускул у жука напружується, жук цілком розуміє, що у нього поворот – і починає це робити. Чимось схоже на систему переривань.

    Пізніше система трансформувалася в микроантенну, мікроконтролер, який має приймач-передавач і невеликий мікрофон для того, щоб слухати коливання для синхронізації крил (жук літає за дуже складною схемою, тому це дуже важливо). В якості пульта підключили Wii — і почали грати жуком.

    Перше, що з’ясувалося — у мозку жука є певне місце, яке дає 98% ймовірність правильного виконання команди на «запуск» і «зупинку» жука. В залежності від сигналу біосистеми жука адаптуються до льотної позиції, наприклад — і потрапляють в цикл, де не можуть зупинитися, поки сигнал не припиниться. Так вийшло навчитися керувати жуком по двох каналах: «полетіли-приземлилися» і «поворот праворуч – поворот ліворуч».

    Враховуючи, що є жуки, які можуть переносити 7-9 грам корисного навантаження, зрозуміло, чому приблизно в цей момент військові жваво зацікавилися Махарбизом і біологією в цілому.

    Обмеження

    Зрозуміло, що жук, навіть проапгреженный до гордого звання кіборга – не робот, тому відкалібрувати систему точно не виходить. Від комахи до комасі похибки управління відрізняються: справа в тому, що кожен кіборг має власну біологічну балансуючу систему, плюс власну нервову систему, яка поколіннями вибудовувалася для реакції на різні імпульси із зовнішнього світу. Жуки банально різні, тому без проміжної ланки в ланцюжку управління, що виконує роль синхронізатора-калибровщика, однакової реакції добитися не вийде.

    Ще одна проблема виникає від тієї ж нервової системи. Управління поки низькорівневе, тобто зачіпає базові рівні впливу. Кіборг у процесі виконання відповідальної місії може зацікавитися квіткою, «жуком протилежної статі» чи ще чимось цікавим і важливим – і це відразу руйнуватиме систему пріоритетів, або просто викличе сторонню активність. Зрештою, жуку про вчених і Пентагон ніхто не пояснив, тому він пробує жити якось сам.

    Продовження досліджень

    Потім колеги Махарбиза знайшли мускул-склерит, який сам відповідав за управління польотом. Отмоделировав комаха на спеціальній установці, вдалося підвищити точність контролю — і вже не на рівні прямого впливу, а, грубо кажучи, фізіологічним впливом направляючи «думки» жука. Тепер вченим не вистачає зворотного зв’язку від сенсорних систем комахи для точного управління, але це вже вирішується.

    Зробимо з нього плеєр?

    Цифрова мініатюризація пов’язана з біологією дуже тісно. Біологічні системи доступні в природі дуже широко, вони дешеві і їх легко відтворювати. Організмів багато, плюс їх можна виводити до потрібної стадії. Результат – вже зараз можна використовувати деяких комах в якості комплектуючих до різної техніки. Наприклад, у них вже є вбудований гіроскоп, літаючий блок і типові сенсори.

    Уявіть ситуацію: при постановці на потік, зробити з комахи керовану платформу варто, наприклад, близько 1000 рублів, плюс близько 3-4 тисяч коштує базова станція для управління. Це дуже грубе використання комахи цілком може виявитися спочатку розвагою, а потім — індустрією.

    Підемо далі. Можна почати виробляти різні дивні речі, які будуть сумішшю живих і неживих ланцюгів. Синтетичні контрольні мережі та біологічні компоненти – це вже реальність, причому трохи страшна. І це саме те, чим займаєшся Махарбиз зараз в Берклі.

    Можуть комахи бути запчастинами?. Блог компанії Digital October.

    Можливо, один такий вже літає у вас за спиною.

    А тепер отримаємо контроль над нейросистемами

    В лялечку можна вставити киберимплант на стадії, коли вона формується (не занадто рано — загине, і не надто пізно — відторгається). Японські вчені провели дослідження по імплантації мікроконтролерів в голову комахи. Коли ця штука розвинулася, контролер став ідеальною системою управління, до якої можна було підключити всю потрібну периферію і харчування. ЗМІ запанікували, але тоді особливого практичного сенсу у відкритті не було.

    Через півтора року в Берклі знайшовся спосіб вбудовувати в метелика інтерфейс, через який проходили нейрони до ока. Гіпотезу перевірили: в лялечку імплантували перфорований гнучкий полімер, який дав приголомшливе злиття. Око сформувався правильно, але так, що нейрони проходили через імплант — і цей імплант міг знімати з них дані. Простіше кажучи, вийшло створити технологію запису зображення з ока (правда, поки на вході незрозуміло що, потрібно ще декодувати протокол передачі даних всередині комахи).

    Комаха з таким імплантом веде себе нормально і нормально реагує на зовнішній світ, у тому числі – серед собі подібних. Зараз група Махарбиза записує нейронні події та аналізує дані. Планується зменшувати інтерфейс для запису більшої кількості подій. Мрія — збирати дані з сенсорів комахи і використовувати їх для автоматизованого управління та інших завдань.

    І батарейки теж

    Наступний прорив — це паливна комірка на комаху. Вчені модифікували глюкозний паливну клітинку і встановили її на жука. Жук подає в організм глюкозу (він харчується продуктами з нею), осередок виробляє електроенергію для інших кіберсистем жука. Зараз така комірка працює кілька тижнів і дає 10-20 мкВт. У перспективі – пара років і 100мкВт. Можна і більше, буде потрібно більш досконала технологія або більше клітинок в комаху. Радіопередавачі вже можна збирати без особливих складнощів, просто дорого.

    Можуть комахи бути запчастинами?. Блог компанії Digital October.

    Махарбиз передає привіт Хабру на тестах сигналу з Берклі. Зараз він показує нового жука з Таїланду: з нього можна зібрати що-небудь корисне.

    • Недавня лекція російською та англійською в Digital October (там багато про конструкцію комах і суть біотехнологічних досліджень);
    • Про Мішеля на сайті Берклі;
    • Новину про DARPA і інтерес до жукам;
    • Відео з тестовим жуком в альфі.

    І наостанок: зараз в лабораторії цих чудових людей крутиться проект нейросистеми, який дасть на виході пил. Її планується наносити на шкіру, щоб встановлювати інтерфейс, наприклад, з стільниковим телефоном. Ласкаво просимо в майбутнє.

    P. S. Ось такі безкоштовні лекції в Digital October — найближча про те, яким повинен бути проект, щоб у нього інвестували, і трохи далі — про EQ .

    Короткий опис статті: комаха
    Ця киберплатформа несе до 9 грам корисного навантаження.

    Візьмемо гусеницю. У якийсь момент вона починає сама переробляти себе у метелика. Питання просте: чи можна дати їй для складання… кіборги, нейросистеми, нейроинтерфейс, імпланти, комахи, жуки, Берклі, управління, мініатюризація

    Джерело: комахи Можуть бути запчастинами? / Блог компанії Digital October / Хабрахабр

    Також ви можете прочитати