توسعه سوسک‌های سایبورگ با قابلیت صعود از دیوار برای عملیات نجات

سوسک دارکلینگ: حشره‌ای با قابلیت‌های شگفت‌انگیز

برای تبدیل این سوسک‌ها به سایبورگ‌های قابل‌کنترل، پژوهشگران روی گونه‌ای به‌نام سوسک دارکلینگ (با نام علمی Zophobas morio) کار کردند. آن‌ها با نصب یک ریزتراشه در قالب کوله‌پشتی کوچک روی بدن این سوسک‌ها توانستند سیگنال‌های الکتریکی به شاخک‌ها یا بال‌پوش (elytra) آن‌ها بفرستند و به این ترتیب، جهت حرکت‌شان را تغییر دهند.

سوسک‌های دارکلینگ در مرحله‌ی لاروی به دلیل شباهت ظاهری به کرم، به‌نام «سوپروُرم» هم شناخته می‌شوند. این حشرات می‌توانند در زمینه‌های گوناگونی به کمک انسان بیایند:

• تغذیه: سرشار از اسیدهای چرب و پروتئین هستند و در کشورهایی مثل مکزیک و تایلند مصرف خوراکی دارند.
• محیط زیست: لاروهای این سوسک‌ها علاقه‌مند به خوردن پلی‌استایرن، یکی از رایج‌ترین انواع پلاستیک در جهان، هستند. تقلید از فرآیند گوارشی آن‌ها می‌تواند به یافتن راه‌حلی برای کاهش آلودگی پلاستیکی کمک کند.

زوبورگ‌ها: ربات‌های طبیعی برای فضاهای دشوار

سوسک‌های دارکلینگ با طول بدنی تا ۳۲ میلی‌متر و ارتفاعی حدود ۸ میلی‌متر، حشراتی کوچک و چابک محسوب می‌شوند که می‌توانند در فضاهای بسیار تنگ و درهم‌ریخته‌ای حرکت کنند؛ همان مکان‌هایی که ربات‌های امروزی قادر به ورود به آن‌ها نیستند. پژوهشگران از این توانایی‌های طبیعی استفاده کرده‌اند و با افزودن سیستم‌های کنترلی قابل‌برنامه‌ریزی، توانسته‌اند حرکت جهت‌دار دقیقی را بدون آسیب به طول عمر حشره ممکن کنند.

به گفته‌ی دکتر «تانگ وو-دوآن» از دانشکده مهندسی مکانیک و معدن دانشگاه کوئینزلند، از طریق کوله‌پشتی الکترونیکی نصب‌شده روی سوسک، این جانور کنترل می‌شود. الکترودهای این سیستم مانند افسار الکتریکی عمل کرده و بسته به محل تحریک، واکنش خاصی ایجاد می‌کنند:

• تحریک شاخک‌ها باعث چرخش، کندشدن یا حرکت به عقب می‌شود.
• تحریک هر دو بال‌پوش باعث حرکت رو به جلو می‌شود.
• تحریک یک‌طرفه‌ی بال‌پوش‌ها منجر به حرکت جانبی می‌شود.

در نتیجه، زوبورگ‌ها می‌توانند با احتمال موفقیت ۹۲ درصد، از موانعی به ارتفاع بدن خود عبور کنند. همچنین، آن‌ها می‌توانند با احتمال موفقیت ۷۱/۲ درصد از سطح افقی به دیوارهای عمودی صعود کنند؛ این درصد در میان دیگر سوسک‌های سایبورگ یا ربات‌های کوچک بی‌سابقه است.

مهندس «لاکلان فیتزجرالد» از دانشگاه کوئینزلند می‌گوید: «ربات‌های هم‌مقیاس با این سوسک‌ها، هرچند در زمینه‌ی حرکت پیشرفت‌هایی داشته‌اند، اما عبور از سطح افقی به دیوار هنوز برای آن‌ها چالشی جدی محسوب می‌شود. درحالی‌که این مشکل برای زوبورگ‌ها وجود ندارد.»

مزایای استفاده از سوسک‌ها در رباتیک

استفاده از سوسک‌ها باعث می‌شود پژوهشگران نیازی به طراحی سیستم‌های محرک، حسگر و کنترل نداشته باشند؛ چرا که این حشرات در طول میلیون‌ها سال تکامل، به‌طور طبیعی به چنین ویژگی‌هایی مجهز شده‌اند. توانایی‌هایی مثل پدهای چسبنده‌ی انعطاف‌پذیر در پاها، چنگال‌های گیرنده و بدنی سخت اما چالاک، همگی از جمله سازگاری‌هایی هستند که به آن‌ها در بالا رفتن از سطوح کمک می‌کند. علاوه بر این، به‌واسطه‌ی شاخک‌ها، حسگرهای موجود در پا و گیرنده‌های مکانیکی در پوست‌سخت بدن، این سوسک‌ها می‌توانند بافت سطوح، ارتعاشات و دیگر محرک‌های فیزیکی را تشخیص دهند.

آینده زوبورگ‌ها و کاربردهای احتمالی

احتمالا در آینده توانایی حرکتی این سوسک‌ها ارتقا پیدا کند. شاید واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) برای دریافت داده‌های واقعی و غیر بصری مانند شتاب و نیروهای وارده به آن‌ها افزوده شود. اضافه‌کردن یک دوربین سبک و کوچک نیز می‌تواند کنترل آن‌ها را بهتر کند و در شناسایی افراد گرفتار در عملیات نجات بسیار مؤثر باشد. افزون بر این، نوآوری‌هایی که در فناوری سایبورگ سوسک‌ها صورت گرفته می‌تواند الهام‌بخش پیشرفت‌های تازه‌ای در حوزه رباتیک باشد؛ به عنوان مثال اینکه از حسگرهای لمسی شبیه به شاخک‌های سوسک برای بهبود هدایت ربات‌ها استفاده شود.

ملاحظات اخلاقی در پژوهش

دانشمندان تأکید دارند که در انجام این آزمایش‌ها، استانداردهای اخلاقی رعایت شده است. سوسک‌ها در مقایسه با دیگر حیوانات آزمایشگاهی در شرایط نسبتاً مطلوبی زندگی کرده‌اند؛ آن‌ها در بستر گندم بودند و با سیب تازه تغذیه شده‌اند. پس از اتمام آزمایش‌ها نیز تا پایان عمر سه‌ماهه‌شان مورد مراقبت قرار گرفتند.

شاید هنوز حشرات رباتیکی که در فیلم‌های علمی تخیلی دیده‌ایم را نساخته باشیم اما این پژوهش به خوبی نشان می‌دهد که علم سایبورگ در مسیر درستی قرار گرفته است و بعید نیست که سوسک‌های سایبورگ بتوانند به‌ همان اندازه در نجات جان انسان‌ها مؤثر باشند.