Cyborginiai vabzdžiai – inovatyvus sprendimas nelaimių gelbėjimo operacijose

Cyborginių vabzdžių išnaudojimas gelbėjimo operacijose

Kai įvyksta nelaimė – žemės drebėjimas, kasybos avarija ar pastato griūtis – vienas didžiausių iššūkių gelbėtojams yra surasti išgyvenusius žmones, įstrigusius po griuvėsiais. Nauja inovatyvi mokslinių tyrimų kryptis atveda netikėtą herojų: cyborginius vabalus su pažangia nuotolinio valdymo technologija, kurie gali iš esmės pakeisti gelbėjimo misijas.

Tai – bendrų tyrimų projektas, kuriame dalyvauja Kvinslando universiteto ir Naujojo Pietų Velso universiteto (Australija) mokslininkai bei Nanjango technologijos universitetas (Singapūras). Jie sukūrė cyborginius vabalus – „ZoBorgus“, gebančius įveikti sudėtingas vietoves, kurias dažnai sunkiai įveikia net pažangiausi robotai.

Mokslinis pagrindas ir inžineriniai proveržiai

Šio projekto pagrindą sudaro tamsioji didvabalė (Zophobas morio), plačiai žinoma kaip „superkirmėlė“ dėl savo lervinės stadijos. Šie šiek tiek daugiau nei 3 cm ilgio vabalai išsiskiria evoliuciškai susiformavusiomis savybėmis – lanksčiomis, lipniomis letenėlėmis bei stipriais nagais. Tai leidžia jiems lengvai judėti ankštose ir kliūtimi apkrautose erdvėse, kurios įprastiems robotams yra neprieinamos. Mokslininkai šiuos vabalus aprūpino mikroschemomis – „kuprinėmis“, kurios siunčia tikslius elektrinius impulsus į vabalo ūsus ir sparnelius (elytra).

Ši sistema veikia kaip nuotolinio valdymo mechanizmas, suteikiantis neįprastai tikslų judėjimo valdymą. Skatinant ūsus, galima nurodyti vabalui sukti, lėtėti arba net žingsniuoti atgal. Aktyvinus abu elytrus, vabalas juda pirmyn arba spartina tempą, o valdant tik vieną sparnelį – keičia kryptį į šoną. Valdymas vykdomas naudojant vaizdo žaidimų valdiklius, todėl valdymas yra itin intuityvus ir lengvai pritaikomas gelbėjimo situacijose.

Veikimo rezultatai ir pranašumai prieš robotus

Tyrimo rezultatai, publikuoti „Advanced Science“, įrodo šio metodo efektyvumą. ZoBorgai sėkmingai įveikė kliūtis, kurių aukštis atitiko jų kūno dydį, net 92% atvejų – tai itin svarbu gelbėjant žmones griuvėsiuose. Pereiti nuo horizontalios prie vertikalios plokštumos vabalai pavyko 71,2% atvejų, o šis rezultatas gerokai pranoksta tiek miniatiūrinius robotus, tiek ankstesnius cyborginius vabzdžių modelius.

Kaip teigia inžinierius Lachlan Fitzgerald iš Kvinslando universiteto, „Miniatiūriniai robotai dažnai sunkiai juda nuo lygios plokštumos ant sienų, o ZoBorgai šį ribą peržengia dėl milijonus metų trunkančios evoliucijos.“ Tai cyborginiams vabalams suteikia ryškų pranašumą situacijose, kai ypatingai svarbus subtilus judėjimas pasiekti įstrigusius ar neprieinamus išgyvenusius.

Biologinės savybės ir galimybės už gelbėjimo ribų

Tamsios didvabalės pasižymi ne tik biomechaniniais gebėjimais; kai kuriose kultūrose jos vartojamos kaip maistingas baltymų ir riebalų šaltinis. Jų lervos, vadinamos superkirmėlėmis, geba virškinti polistireną – visame pasaulyje paplitusį plastiko teršalą. Nors toks maistas patiems vabzdžiams kenkia, šio proceso tyrimas gali atverti naujas plastikų perdirbimo ir atliekų tvarkymo galimybes.

Be to, panaudojus cyborginius vabalus, sumažėja poreikis sudėtingoms robotų pavaroms, jutikliams ir energijos tiekimo sistemoms – vietoje to išnaudojamos natūralios vabzdžio pojūčių bei orientacijos savybės. Svarbios jų egzokelės mechanoreceptoriai ir pažangūs sensoriniai receptoriai ant kojų, jautrūs vibracijoms ir lietimo dirgikliams – tai ypač reikšminga dirbant nenuspėjamoje griuvėsių aplinkoje.

Ateities perspektyvos: autonomija ir išplėstinis jutimas

Cyborginių vabzdžių technologijos ateitis siejama su dar didesne autonomija. Planuojama integruoti inercinio matavimo bloką (IMU), kad būtų galima gauti realaus laiko duomenis apie pagreitį ir orientaciją – tai pagerins valdymą, kai ribotas matomumas. Pridedant miniatiūrines kameras, bus galima aptikti išgyvenusius ir suteikti gelbėtojams gyvybiškai svarbią informaciją apie situaciją.

Tolimesni šių tyrimų rezultatai įtakos ir robotikos raidą. Vabzdžių anatomijos ir elgsenos pakartojimas gali padėti kurti universalesnius autonominius robotus, pavyzdžiui, su jautriais ūsais ar lankstomis galūnėmis, kad jie veiksmingai judėtų pavojingoje bei sudėtingoje aplinkoje.

Etiniai cyborginių tyrimų aspektai

Per visą tyrimo laikotarpį buvo akcentuojama gyvūnų gerovė ir etikos principai. Vabalai buvo laikomi optimaliomis laboratorijos sąlygomis – kviečių grūdų substratuose ir šeriami šviežiais vaisiais. Po bandymų visi vabzdžiai sulaukė išskirtinės priežiūros iki natūraliai pasibaigiančio, apie trijų mėnesių, gyvenimo, taip užtikrinant aukštus gyvūnų tyrimų etikos standartus.

Išvada

Cyborginių vabalų panaudojimas žymi svarbų žingsnį susiejant biologiją, robotiką ir nelaimių valdymą. Organinio judėjimo ir programuojamo valdymo derinys gali iš esmės pagerinti gelbėjimo technologijas, ypač tada, kai svarbi kiekviena sekundė ir grėsmingas reljefas. Nors robotizuotų gelbėtojų vizija daugybę metų buvo mokslo fantastikos dalis, tyrimai rodo, kad ateities gelbėjimo robotika gali būti vabzdžių dydžio ir, svarbiausia, gyvybę gelbstinti.