- Vědci ze Singapuru přeměnili madagaskarské šváby na kyborgy s dálkovým ovládáním
- Elektrický impulz způsobí otočení o více než 70 stupňů
- Švábi jsou díky svým rozměrům a obratnosti ideální pro záchranné i vojenské mise
Výzkumníci z Nanyang Technological University v Singapuru vytvořili unikátní zařízení, které dokáže přeměnit obyčejné šváby na „kyborgy“. Tato technologie umožňuje během pouhé jedné minuty upevnit na švába miniaturní elektronický systém, jenž umožňuje jejich dálkové ovládání. Pro tento experiment byly použity gromphadorhina portentosa, což je madagaskarský syčící šváb. Jaké by mohlo být praktické využití těchto kyborgů?
Dosažené výsledky naznačují, že kombinace vysoké pohyblivosti švábů a přesné elektronické stimulace představuje prakticky využitelný systém, který lze nasadit v široké škále úkolů – od záchrany lidí pod troskami až po průzkum nepřístupných prostorů nebo detekci environmentálních rizik. Tím otevírají dveře pro využití švábů v oblastech, jako jsou vojenské mise.
Jak se připevňuje batoh na švába?
Každý šváb dostane „batoh“ – drobné elektronické zařízení, které dokáže stimulovat jeho smyslové orgány, zejména tykadla. Před instalací batohu je nezbytné švába znehybnit, aby bylo možné přesně připojit elektronické komponenty. Šváb je vystaven jemné dávce CO₂, což ho uvede do dočasného klidového stavu. Tento postup je běžný v biologických experimentech a šváb se po několika minutách plně zotaví. Následně je šváb umístěn do speciálního fixačního zařízení, které zajišťuje jeho bezpečné upevnění bez poškození těla.
Aby byl batoh přesně připevněn, kamerový systém naskenuje tělo švába a identifikuje klíčové anatomické body, kam budou připojeny elektrody. Následně robotické rameno jemně připevní bipolární elektrody k nervovým zakončením u báze tykadel. Elektrody jsou navrženy tak, aby přesně seděly bez poškození tkáně. Po dokončení instalace je šváb probuzen a podroben funkčnímu testu. Celý proces trvá pouze 68 sekund, což je výrazně rychlejší i přesnější než manuální metoda.
Šváb na dálkové ovládání
Hlavní funkcí bipolárních elektrod je ovlivnit smyslové vnímání švába tak, aby reagoval na elektronické podněty místo přirozených. Elektrody pracují s nervovými zakončeními spojenými s tykadly, která slouží jako primární smyslové orgány švábů. Tykadla jsou zodpovědná za detekci okolního prostředí, jako jsou překážky, pachy nebo pohyb. Bipolární elektrody jsou precizně připojeny k nervovým zakončením v blízkosti báze tykadel.
Tato oblast je ideální, protože obsahuje senzory, které přenášejí informace o směru a vzdálenosti objektů v prostředí. Když elektroda vyšle slabý elektrický impuls do nervových zakončení levého tykadla, šváb vnímá tento podnět jako přítomnost překážky na levé straně. Jako přirozenou reakci na tento podnět se instinktivně otočí doprava, aby se překážce vyhnul. Stejně tak stimulace pravého tykadla způsobí, že šváb zamíří vlevo.
Impuls je velmi krátký (např. 0,4 sekundy), ale dostatečně intenzivní, aby vyvolal jasnou reakci. Díky tomu lze švába přesně navigovat v požadovaném směru. Pohyby jsou plynulé a přirozené, protože elektrická stimulace napodobuje signály, které by šváb normálně obdržel z okolního prostředí. Elektrické impulsy jsou navrženy tak, aby nepoškozovaly nervová zakončení nebo tkáně švába. Stimulace je jemná a dočasná, což umožňuje, aby šváb pokračoval ve svém přirozeném chování, když stimulace ustane.
Kyborgové mezi sebou spolupracují
Automaticky sestavení hybridní roboti, tedy švábi vybavení miniaturními elektronickými batohy, prokázali výjimečné schopnosti ovládání směru i rychlosti. Při laboratorních testech bylo zjištěno, že krátká stimulace o délce pouhých 0,4 sekundy postačuje k tomu, aby šváb změnil svůj směr pohybu o více než 70 stupňů. Tento rychlý a přesný pohyb je důsledkem cílené stimulace nervových zakončení spojených s tykadly, které šváb interpretuje jako přítomnost překážky na jedné straně. Výsledkem je okamžitá reakce v podobě otočení požadovaným směrem.
Kromě řízení směru se podařilo ovlivnit i rychlost pohybu švába. Při stejné délce stimulace dokázali vědci dosáhnout zpomalení jeho rychlosti o více než 68 %. Tento pokles je zásadní pro aplikace, které vyžadují precizní pohyb v komplikovaném prostředí, například při pátracích a záchranných misích. Výkonnost automaticky sestavených robotů byla v obou případech srovnatelná s výsledky dosaženými u ručně sestavených systémů. To potvrzuje, že proces automatizace nejen šetří čas, ale zároveň zajišťuje vysokou úroveň přesnosti a spolehlivosti.
Úspěch laboratorních testů vedl k dalšímu ověřování v reálných podmínkách. Tým výzkumníků nasadil čtyři hybridní roboty jako multi-agentní systém, jehož cílem bylo prozkoumání simulovaného terénu plného překážek. Tato skupina švábů, koordinovaná pomocí dálkového ovládání, dokázala během pouhých deseti minut a 31 sekund pokrýt více než 80 % prostoru. Přitom čelila komplikovaným podmínkám, jako byly úzké průchody nebo nepravidelně rozmístěné překážky. Tento úspěch podtrhuje potenciál technologie kyborgských švábů při nasazení v prostředí, která jsou pro tradiční roboty nebo lidské týmy obtížně dostupná.
Je to vůbec etické?
Tento experiment ukazuje možnosti využití bioinženýrství například při průzkumu těžko přístupných míst nebo záchranných operacích, ale současně otevírá diskuzi o etických otázkách. Je opravdu správné zasahovat do organismů tímto způsobem, i když se jedná o hmyz? Zastánci tvrdí, že švábi jsou přizpůsobiví a odolní, a celý proces je navržen tak, aby minimalizoval jejich stres a bolest.
Kritici však upozorňují na potenciální zneužití technologie a potřebu respektovat i zdánlivě jednoduché formy života. Tento experiment tak samozřejmě vyvolává poměrně zásadní otázky o hranicích, které bychom jako lidstvo měli při manipulaci s živými tvory dodržovat. Do diskuze nám můžete napsat, jaký je váš názor.
Výhody kyborgů ve srovnání s roboty
Švábi mají oproti tradičním robotům několik zásadních výhod. Díky svým drobným rozměrům a přirozené obratnosti se dostanou do úzkých prostorů či trosek, kam by se člověk ani robot nedostal. Jejich schopnost překonávat různé terény, včetně stoupání po zdech, je klíčová pro záchranné akce v oblastech postižených katastrofami.
Navíc jsou energeticky nenároční – švábi nepotřebují baterie ani složité dobíjecí systémy. Mohou být levně chováni ve velkém množství, což z nich činí finančně efektivní alternativu k výrobě sofistikovaných robotů.
