Управляемые кибер-жуки помогут инженерам создать летающих роботов

Международная группа биоинженеров создала особый кибер-"рюкзак" для жуков, позволяющий им напрямую управлять полетом насекомого и включать разные группы мускулов, что в перспективе поможет создать полноценных летающих насекомоподобных роботов, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

"Это демонстрация того, как миниатюрная микроэлектроника может помочь нам найти ответы на большие вопросы научного сообщества. Биологи, пытавшиеся изучить и проанализировать механику полета насекомых, проводили такие опыты на прибитых к дощечке или привязанных особях. Долгое время нам оставалось неизвестным, нарушают ли такие ограничения способности к полету", — пояснил Мишель Махарбиз (Michel Maharbiz) из университета Калифорнии в Беркли (США).

Махарбиз и его коллеги смогли раскрыть функции одного из мускулов крыльев насекомых и установить его ключевую роль в способности поворачивать направо и налево во время полета, превратив жуков-бронзовок (Mecynorrhina torquata) в «киборгов», движением которых ученые могли управлять удаленно через рюкзак на спине насекомого.

Этот рюкзак содержал в себе микрочип и подсоединенные к нему электроды, управлявшие работой и считывавшие сигналы из центра зрения и движения бронзовки, WiFi-передатчик и приемник, а также небольшую батарейку, обмотанную специальным блестящим скотчем для того, чтобы за жуком могли следить детекторы движения.

Вся эта конструкция была достаточно увесистой для насекомого и весила около 1,2 грамма, из-за чего ученым пришлось проводить эксперименты на бронзовках, крупных жуках, которые приходятся близкими родственниками крупнейшим насекомым мира, жукам-голиафам.

Работой микрочипа и мускулов насекомого управлял специальный программный пакет, который кодировал команды ученых в понятный для нервной системы «язык», или же расшифровывал сигналы, поступающие из нейронов насекомого. Используя эту программу, биологи смогли заставить жука взлететь, поворачивать направо и налево, а также зависать на месте.

Благодаря таким кибер-жукам, авторам статьи удалось выяснить, что за повороты налево и направо отвечает один-единственный мускул, расположенный в средней части основания крыла. До этого открытия биологи достаточно долго считали, что эти мышцы отвечают лишь за складывание и раскладывание крыльев, однако эксперименты с «киборгами» помогли Махарбизу и его коллегам раскрыть их реальную функцию.

"Жуки идеально подходят для подобных исследований, так как они могут переносить относительно тяжелые грузы. Мы могли бы без проблем добавить в наш рюкзак небольшой микрофон или датчик тепла, что позволило бы применять таких жуков-киборгов для спасательных операций. Используя эту технологию, мы сможем безопасно изучать те места, куда раньше не могли проникнуть, в том числе небольшие расселины и трещины в стенах обвалившихся зданий", — заключает Хиротака Сато (Hirotaka Sato) из Технологического университета Наньян в Сингапуре.