Một Con Sòi Cơ Bản Bơi Với Tốc Độ Cuồng Nhiệt (đối với một con sòi)

Không có ý xúc phạm, nhưng các nhà nghiên cứu robot không có gì so với Vương quốc động vật. Những chú chim cắt qua không khí một cách dễ dàng, trong khi những chiếc drone của chúng ta rơi tự do từ trên cao. Con người duy trì sự cân bằng một cách thanh elegantly trên hai chân, trong khi robot giống người ngã mặt xuống đất. Cần một lượng công việc lớn từ các nhà nghiên cứu robot chỉ để bắt đầu tiếp cận những kỳ quan của tiến hóa.

Nhưng có thể nếu bạn không thể đánh bại họ, hãy hack họ. Trong bài viết hôm nay trên tạp chí Science Advances, các nhà nghiên cứu từ Caltech và Stanford mô tả cách họ đã trang bị sòi với vi mạch và điện cực để tăng tốc độ bơi lội của chúng, từ 2 centimet trên giây thoải mái lên đến 6 không thoải mái. Đó là một bước đầu tiên hướng tới sòi cơ bản, mà các nhà khoa học có thể sử dụng như một mạng cảm biến nổi để lấy mẫu chất lượng nước ở đại dương. Và, nói chung, đây là một bước tiến để trao quyền cho động vật những khả năng mà tiến hóa chưa bao giờ sáng chế từ khi cuộc sống xuất hiện trên Trái đất.

Năng lượng vẫn là một thách thức lớn trong robot học: Việc chạy cảm biến của robot và làm cho các chiếc cánh hoặc cánh quạt của nó di chuyển đòi hỏi rất nhiều năng lượng. Điều đó có nghĩa là pin to và nặng. Và lược đồ, trọng lượng có nghĩa là cần nhiều năng lượng hơn để làm cho nó di chuyển. Ngược lại, động vật từ trước tới nay là hiệu quả năng lượng theo cách tự nhiên—lựa chọn tự nhiên ưa thích cá nhân có dư sức năng lượng để giao phối và truyền gen của họ xuống thế hệ tiếp theo.

Sòi không chỉ là người bơi rất hiệu quả, mà còn không có não và các cảm biến đau, khiến chúng trở thành đối tượng nghiên cứu lý tưởng. 'Điều này quan trọng vì nó cho phép chúng tôi điều chỉnh cách chúng bơi theo những cách có thể gây nghi ngờ về mặt đạo đức ở các sinh vật khác,' nói kỹ sư cơ học John Dabiri của Đại học Stanford và Caltech, đồng tác giả của bài báo. Nhưng có thể những con sòi có căng thẳng không? Không có khả năng, vì sòi nên tiết chất nhầy khi phản ứng với căng thẳng, và những đối tượng thử nghiệm này không làm điều đó. 'Ngoài ra, nó có thể đảo ngược, vì vậy chúng tôi có thể loại bỏ thiết bị của mình và động vật trở lại hoạt động bình thường,' Dabiri nói.

Cài đặt của nhà nghiên cứu khá đơn giản: Một vi mạch kiểm soát một cặp điện cực được cắm vào lớp cơ bắp làm chuyển động chuông của sòi. (Các que kiểm tra được làm từ gỗ, bám chặt vào mô nhờ vào những gai vi mô của vật liệu.) Những điện cực này tương tự như tám bộ đồng hồ báo thức của sòi—bó cụm neuron được đặt xung quanh chuông để phối hợp chuyển động.

Thú vị là, trong khi bộ đồng hồ báo thức do con người làm cho sòi bơi lội nhanh gấp ba lần, động vật chỉ sử dụng gấp đôi năng lượng để làm điều đó. Vì vậy, nếu chúng có khả năng di chuyển nhanh hơn và hiệu quả hơn theo cách đó, tại sao sòi không bơi nhanh như vậy một cách tự nhiên? Bởi vì những đập nhấp gây ảo giác của chuông không chỉ đẩy chuyển động của động vật: nghiên cứu trước đó của Dabiri đã phát hiện ra rằng những cử động có phương pháp của sòi tạo ra xoáy hút mồi. Can thiệp vào tốc độ của một con sòi có thể ảnh hưởng đến khả năng ăn của chúng.

Tuy nhiên, tốc độ tăng lên mà họ đạt được ở đây, có lẽ sẽ không làm ảnh hưởng đến việc ăn của chúng, Dabiri nói. Và trong tự nhiên, một số loại sòi có thể tự nhiên tăng ga để tránh kẻ săn mồi. “Điều này sẽ tương đương với việc lái xe ô tô ở giới hạn tốc độ trên đường cao tốc. Bạn vẫn có khả năng đi nhanh hơn, nhưng có lẽ tốc độ ưa thích là chậm hơn tối đa,” nói Nick Gravish, người nghiên cứu sự giao cắt giữa sinh học và robot tại Đại học California San Diego nhưng không tham gia vào công việc này. Vì vậy, giống như cách sòi tự nhiên làm, những phiên bản bionic này có thể tiết kiệm năng lượng bằng cách đi du lịch ở tốc độ bình thường, nhưng sử dụng những đợt ngắn, mạnh mẽ khi cần thiết.

Điều này khác biệt nhiều so với cách robot truyền thống hoạt động. Kỹ sư phải cung cấp năng lượng cho mọi thứ—để kiểm soát thuật toán, để chạy các động cơ di chuyển các chiều cơ bắp, để sạc cảm biến. Nhưng đối với một con sòi, theo Dabiri nói, “điều duy nhất chúng ta phải đưa vào hệ thống là một chút xung điện mà động vật sử dụng để co bóp cơ bắp của mình.” Những nhịp đập mặc định của sòi đã kiểm soát chuyển động của nó. Vì vậy, với robot sống này, các nhà khoa học chỉ cần thêm một xung điện vào cơ bắp và nó sẽ hoạt động.

“Nói chung, tôi nghĩ đây là một bàn thử nghiệm rất thú vị để làm rõ quy tắc làm thế nào chúng ta có thể hợp lý bổ sung chức năng của những máy sinh học phức tạp hiện tại,” nói nhà sinh học phát triển Michael Levin của Đại học Tufts, người không tham gia vào công việc này. “Đó là một khoảng kiến thức thiết yếu cần điền đầy.”

Thú vị khác về sòi là chúng được xây dựng sẵn cho cuộc sống dưới nước. Levin và đồng nghiệp của ông đã tạo ra robot từ tế bào sống trong phòng thí nghiệm, lập trình chúng để thực hiện các hành vi phức tạp. Nhưng điều đó chỉ xảy ra trong một môi trường bảo quản trong nhà. Bởi vì sòi đã sẵn sàng bơi lội trong biển, Dabiri nói, chúng có thể được trang bị cảm biến có thể truyền thông tin về nồng độ muối, mức oxy và các khía cạnh khác của chất lượng nước, sau đó triển khai như một phần của một mảng cảm biến dưới nước lớn. “Sòi không có não bây giờ, nhưng thiết bị này có tiềm năng trở thành não của sòi lần đầu tiên,” Dabiri nói.

Chỉ cần không để nó đi vào đầu họ.

Thêm Great Mytour Stories

• “Snarge” của chim đe dọa giao thông hàng không
• Chris Evans đến Washington
• Tôi nghĩ con cái tôi đang chết. Họ chỉ là bị croup
• Cách mua đồ đã qua sử dụng trên eBay—cách thông minh, an toàn
• Tất cả các cách mà Facebook theo dõi bạn—và cách giới hạn nó
• 👁 Lịch sử bí mật của công nghệ nhận diện khuôn mặt. Ngoài ra, tin tức mới nhất về trí tuệ nhân tạo
• 🏃🏽‍♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để trở nên khỏe mạnh? Hãy kiểm tra lựa chọn của đội ngũ Gear chúng tôi cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất chạy bộ), và tai nghe tốt nhất