Biến côn trùng thành robot

Các nhà khoa học thuộc ĐH Technion (Mỹ) và Đại học Tel-Aviv (Israel) đang hợp tác nghiên cứu tìm cách điều khiển chuyến bay của côn trùng. Mục tiêu cuối cùng là để biến những con ruồi, châu chấu, chuồn chuồn thành robot sinh học, có khả năng thực hiện nhiệm vụ chiến đấu - đó là một nghiên cứu mới được các nhà khoa học Israel tiết lộ.TheoHaaretz, Bộ chỉ huy Quân đội Mỹ đang cấp kinh phí cho các nghiên cứu này.

Châu chấu có thể biến thành robot sinh học

Thay vì nghiên cứu một chiếc máy bay có kích thước nhỏ cỡ vài cm, các nhà nghiên cứu đã tận dụng lợi thế quá trình 300 năm tiến hóa của các loài sinh vật để đưa ra khái niệm xây dựng những robot bay không người lái có kích thước nhỏ nhất, như những con côn trùng.

Hai bên đang hợp tác tiến hành thí nghiệm trên ruồi, châu chấu, bọ dừa và chuồn chuồn. Côn trùng được gắn vào giá chuyên dùng và đưa vào ống khí động và người ta tạo ra dòng khí buộc côn trùng vẫy cánh như chúng bay bình thường.

Các thí nghiệm đã được Giáo sư Weihs và Tiến sỹ Gal Ribak của Technion cùng với các nhà nghiên cứu từ Đại học Tel Aviv thực hiện. Trong giai đoạn đầu, các nhà nghiên cứu muốn tìm hiểu hoạt động hệ cơ bắp của côn trùng trong từng thời điểm của chuyến bay.

Mỗi cử động của con châu chấu hoặc con ruồi được ghi nhận bằng hai máy ghi hình chuyên dụng. Đồng thời, các điện cực đặc biệt sẽ ghi nhận các tín hiệu điện trong cơ bắp của côn trùng. Mọi tín hiệu nhận được từ các điện cực được ghi lại, các kết quả sau đó sẽ được phân tích, các nhà khoa học cố gắng xác định tín hiệu nào điều khiển cử động này hay cử động cụ thể khác.

Kết quả, các nhà nghiên cứu dự định nắm được cách phát các tín hiệu đã thu được tới cơ bắp của côn trùng sao cho chúng sẽ cơ động theo chương trình định trước. "Chúng tôi sử dụng một phép ánh xạ, ví dụ, tín hiệu A được cấy vào trong cơ B làm côn trùng quay sang phải", Giáo sư Weihs nói. "Vì vậy, tôi có thể lập sẵn một chương trình tương tự khác, một tín hiệu C tác động lên cơ D sẽ làm nó quay sang trái".

Việc nghiên cứu trong lĩnh vực ứng dụng "bắt chước" những cơ chế hoạt động của sinh vật học đã được phát triển đáng kể trong thập kỷ vừa qua, nhờ những tiến bộ trong công nghệ vi điện tử. Technion là một trong số 5 phòng thí nghiệm trên thế giới tiến hành nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Hiện, các nghiên cứu trong lĩnh vực điều khiển côn trùng từ xa được thực hiện tại năm phòng thí nghiệm, trong số đó có các phòng thí nghiệm của Technion, ĐH Tel-Aviv, ĐH Michigan Mỹ và phòng thí nghiệm ở Haifa.

Phòng thí nghiệm hàng không Technion khác thường bởi nó không chứa bất kỳ một thiết bị bay nào. Thay vào đó là đầy đủ những bồn cá, hộp ruồi, châu chấu và bọ cánh cứng cùng với một lồng kính lớn để nuôi những con chuồn chuồn ở nhiệt độ 30 độ C. Tại đây, một đường ống mô phỏng bay dài, uốn hình chữ U và có lắp cánh quạt gió để khi châu chấu được đưa vào đó, nó sẽ phải vỗ cánh liên tục trước sức gió, qua đó, các nhà nghiên cứu sẽ tìm hiểu và phân tích các chuyển động cánh của loại côn trùng này.

Theo các nhà khoa học Israel, việc sử dụng côn trùng như các UAV nhỏ xíu có vô vàn ưu thế so với việc tạo ra các bộ máy nhân tạo tương tự. Ví dụ, có thể tiết kiệm về khối lượng tải có ích do không cần hệ thống cung cấp năng lượng, toàn bộ năng lượng cần cho hoạt động của thiết bị mang theo do cơ thể côn trùng tự tạo ra. Ngoài ra, không cần nhiên liệu bổ sung cho chuyến bay của robot sinh học sống.

Các nhà nghiên cứu của ĐH Michigan đã thành công trong việc điều khiển côn trùng từ xa trong một thời gian ngắn, còn các nhà nghiên cứu ở Haifa đã biết cách điều khiển chuyến bay của con ruồi trong một thiết bị mô phỏng được chế tạo đặc biệt.

Theo tiến sĩ Ribak Gal ở Technion, chỉ can thiệp tối thiểu vào cơ thể côn trùng khi tiến hành thí nghiệm. “So với các thí nghiệm tiến hành trên động vật thì đây chỉ như trò đùa trẻ con", ông Ribak nói. Cũng theo ông, mục đích của các nghiên cứu của Technion không đơn giản chỉ là nhận được các phương pháp điều khiển bay của côn trùng mà làm sao để cho côn trùng tự do di chuyển nhưng giữ khả năng can thiệp khi cần thiết.

Giáo sư Weihs là một nhà tiên phong trong việc nghiên cứu các công nghệ hàng không sử dụng côn trùng và động vật, ông cho biết chưa thể tiết lộ chi tiết về những ứng dụng trong thí nghiệm của ông và đồng nghiệp, tuy nhiên, bản thân ông cũng chưa hoàn toàn chắc chắn khẳng định nghiên cứu này có thành công hay không.