Buzz
Công trình này được công bố trên tạp chí Soft Robotics, mở ra một hướng nghiên cứu mới đầy hứa hẹn nhưng cũng đầy tranh cãi trong lĩnh vực công nghệ sinh học.
Gián, loài côn trùng nổi tiếng với khả năng sinh tồn đáng nể, đã được các nhà khoa học nghiên cứu vì chúng có thể sống sót trong điều kiện khắc nghiệt, xâm nhập vào những không gian chật hẹp mà con người khó tiếp cận, và chịu đựng bức xạ cao. Những đặc tính này khiến gián trở thành đối tượng lý tưởng trong nghiên cứu robot sinh học. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Osaka và Đại học Diponegoro đã quyết định ứng dụng những khả năng tự nhiên của gián để chế tạo robot sinh học, biến chúng thành những cỗ máy sống có thể thực hiện những nhiệm vụ phức tạp mà robot nhân tạo khó làm được.
Gián – loài côn trùng với sức sống bền bỉ nhất trên Trái Đất – giờ đây đã được nâng cấp thành ‘siêu gián’ nhờ vào công nghệ robot sinh học.
Mặc dù khái niệm gián robot không phải là mới, nhưng công nghệ hiện nay đã phát triển tới mức các nhà khoa học có thể điều khiển hướng đi của gián qua hệ thống điều khiển điện tử. Thay vì chế tạo một robot nhỏ từ đầu (một quá trình tốn kém và đầy thách thức), nhóm nghiên cứu đã chọn cách ‘cải tiến’ sinh vật vốn đã được thiên nhiên tối ưu qua hàng triệu năm tiến hóa. Họ gắn một ba lô điện tử siêu nhỏ vào lưng gián rít Madagascar (Gromphadorhina portentosa), chứa cảm biến phát hiện chuyển động, chướng ngại vật, độ ẩm, nhiệt độ, và các dữ liệu môi trường khác. Ngoài ra, họ còn cấy điện cực vào râu và cơ thể gián để có thể điều khiển di chuyển qua các xung điện.
Hệ thống này hoạt động dựa trên phương pháp điều hướng tiên tiến mang tên BIOBBN (Hệ thống điều hướng sinh học). Nó tận dụng hành vi tự nhiên của gián thay vì hoàn toàn kiểm soát từ bên ngoài. BIOBBN có hai thuật toán: một dành cho môi trường đơn giản với ba lô điện tử lớn hơn và nhiều cảm biến phức tạp, và một cho địa hình phức tạp, yêu cầu ba lô nhỏ gọn để gián có thể di chuyển linh hoạt hơn. Khi thử nghiệm, gián-robot tự di chuyển qua các chướng ngại vật như cát, đá và gỗ, chỉ cần điều khiển khi thực sự cần thiết. Kết quả cho thấy gián có thể tự điều chỉnh và vượt qua các vật cản hiệu quả.
Điểm nổi bật của công nghệ này là việc tận dụng tối đa những hành vi bản năng của gián. Thay vì lập trình từng chuyển động như các robot truyền thống, các nhà khoa học chỉ cần hướng dẫn chung và để gián tự tìm đường nhờ vào những kỹ năng đã được hình thành qua tự nhiên, như leo trèo hay bò dọc theo tường. Nhờ đó, gián-robot di chuyển linh hoạt hơn rất nhiều so với các robot cơ khí, đặc biệt là trong các môi trường khó khăn như đường hầm chật hẹp hay khu vực nhiều chướng ngại vật.
Gián-robot có rất nhiều ứng dụng tiềm năng. Một trong những lĩnh vực quan trọng nhất là tìm kiếm và cứu hộ trong các thảm họa thiên nhiên hoặc chiến tranh. Trong trường hợp động đất, đống đổ nát có thể làm cản trở việc tiếp cận các nạn nhân. Các robot thông thường gặp khó khăn khi di chuyển qua những khe hẹp hoặc địa hình không ổn định, nhưng gián-robot có thể dễ dàng vượt qua các chướng ngại này. Chúng có thể được trang bị cảm biến nhiệt để phát hiện người sống sót hoặc máy đo khí để kiểm tra mức độ nguy hiểm trong môi trường. Nhờ vào việc truyền tải dữ liệu thời gian thực về trung tâm điều khiển, gián-robot có thể hỗ trợ lực lượng cứu hộ xác định chính xác và nhanh chóng vị trí của nạn nhân.
Ngoài ứng dụng trong cứu hộ, gián-robot còn có thể được sử dụng trong việc giám sát môi trường và khảo sát các khu vực nguy hiểm. Ví dụ, chúng có thể được thả vào các đường ống dưới lòng đất để kiểm tra tình trạng của hệ thống thoát nước hoặc phát hiện rò rỉ khí độc trong các nhà máy hóa chất. Trong khảo cổ học, gián-robot có thể giúp khám phá những khu vực nhạy cảm mà con người không thể tiếp cận mà không làm tổn hại đến các hiện vật quý giá.
Tuy nhiên, một trong những ứng dụng gây tranh cãi của công nghệ này là khả năng gián-robot có thể được sử dụng vào mục đích giám sát và do thám. Với khả năng di chuyển vào những không gian nhỏ mà không bị phát hiện, gián-robot có thể trở thành công cụ gián điệp hiệu quả. Dù nhóm nghiên cứu chỉ tập trung vào các mục tiêu nhân đạo, nhưng không thể loại trừ khả năng công nghệ này sẽ bị lạm dụng trong tương lai. Việc một sinh vật sống bị điều khiển từ xa đặt ra nhiều câu hỏi về đạo đức và quyền lợi động vật.
Bên cạnh những tiềm năng lớn, gián-robot cũng đối mặt với một số thách thức kỹ thuật. Một trong những vấn đề quan trọng nhất là nguồn năng lượng. Dù ba lô điện tử rất nhỏ gọn, nhưng chúng vẫn cần một nguồn điện ổn định để hoạt động lâu dài. Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng và kéo dài thời gian hoạt động của gián-robot trước khi cần phải sạc lại. Bên cạnh đó, việc đảm bảo các điện cực không gây hại lâu dài cho gián cũng là yếu tố cần xem xét.
Theo kỹ sư robot Keisuke Morishima từ Đại học Osaka, hệ thống này giúp giải quyết nhiều vấn đề mà robot truyền thống gặp phải, như khó phục hồi khi rơi hoặc mất cân bằng khi di chuyển trên địa hình không bằng phẳng. Ông tin rằng gián-robot có thể thực hiện các nhiệm vụ tìm kiếm và khảo sát hiệu quả hơn nhiều so với các robot cơ khí hiện tại.
