Robot podobný hvězdici smršťuje svých pět nohou, aby se pohyboval po dřevěné podlaze, není napájen bateriemi ani zapojen do zásuvky, ale je řízen signály z hub.
Nového robota spolu s dalším robotem na kolečkách ovládaným houbami vyvinuli výzkumníci z Cornellovy univerzity s cílem vytvořit roboty inspirované přírodou a integrované s ní.
Takzvaná „biohybridní robotika“ je relativně nový obor, který kombinuje rostlinné, živočišné a houbové buňky se syntetickými materiály za účelem vytvoření robotů. Drobní biohybridní roboti vyrobení z myších neuronů mohou chodit a plavat, plovoucí roboti pro průzkum oceánů byli vytvořeni pomocí buněk medúz a chodící a otáčející se robot byl vyroben ze svalových buněk potkanů.
Použití živočišných buněk v biorobotech je však nákladné a eticky komplikované, zatímco rostlinné buňky mají tendenci reagovat na podněty pomaleji. Studie publikovaná v časopise Science Robotics nyní nastiňuje, jak by houby mohly být klíčovým dílem biohybridní skládačky.
Jak to funguje?
Výzkumníci začali pěstováním mycelia – sítě vláken, která spojují houby pod zemí a umožňují jim komunikovat – z hlívy ústřičné královské.
Hlíva královská se snadno pěstuje a udržuje, takže je ideální pro použití v robotech. Výzkumníci houbu kultivovali a vedli její mycelia k růstu na 3D tištěném lešení plném elektrod.
Propojená mycelia vydávají elektrické impulsy v reakci na změny v prostředí, podobně jako neurony v našem mozku vydávají impulsy pro vzájemnou komunikaci. Protože byla síť mycelií připojena k elektrodám, mohly její elektrické impulsy komunikovat s počítačovým rozhraním. Počítač pak tyto elektrické impulsy převádí na digitální příkazy, které se posílají do ventilů a motorů robotů a nařizují jim například pohyb vpřed. Počítačová konverze elektrických impulzů na příkazy byla inspirována tím, jak fungují neurony zvířat, které převádějí elektrické impulzy našeho mozku na motorické funkce, jako je pohyb končetin.
Rozhraní mezi houbami a počítačem umožňuje komunikaci mezi myceliem a robotem, takže když výzkumníci posvítí na mycelia, reagují elektrickými impulsy, které přimějí roboty k pohybu.
„Houby nemají rády světlo, rostou v tmavých oblastech,“ říká Robert Shepherd, inženýr z Cornellovy univerzity a jeden z autorů studie, “protože opravdu nemají rády světlo, poskytlo jim to silný signál.“ Tím, že na rozhraní houby a počítače svítilo více ultrafialového světla, elektrické signály hub v reakci na to zesílily, takže se roboti pohybovali rychleji.
Jak budou tito biohybridní roboti využiti?
Nová technologie by mohla být využita v zemědělství: houby jsou extrémně citlivé na své prostředí a roboti jako tito by mohli lépe než syntetičtí roboti detekovat chemické kontaminanty, jedy nebo patogeny na polích s plodinami.
Podle Ananda Mishry, inženýra z Cornellovy univerzity a dalšího autora studie, si houby poradí i s extrémními podmínkami. Houbové buňky mohou přežít ve velmi slané vodě nebo v silném chladu, což by mohlo způsobit, že biohybridní roboti z hub budou v extrémních prostředích lepší než biohybridní roboti ze zvířat nebo rostlin. Houby také dokážou přežít radiaci lépe než mnoho jiných organismů, takže by mohly pomáhat při detekci radiace na nebezpečných místech.
Nový výzkum je vzrušujícím pokrokem v biohybridní robotice, říká Vickie Webster-Woodová, inženýrka z Carnegie Mellon University, která se na studii nepodílela. Jednou z hlavních výhod biohybridních robotů je jejich udržitelnost. „Pokud se snažíte postavit hejno robotů, kteří mají monitorovat korálové útesy, a postavíte je z elektroniky s těžkými kovy a plasty a nejste schopni je všechny posbírat, je to spousta odpadu, který se dostal do životního prostředí,“ říká Webster-Woodová.
Stavba s využitím biologie umožňuje inženýrům používat materiály, které jsou přirozené pro prostředí, v němž se robot bude pohybovat. Biohybridní robot vyrobený z rostlinných buněk může například pomoci při zalesňování nebo lékařský robot postavený z buněk člověka může být použit uvnitř jeho těla. Na konci mise těchto robotů je potřeba méně úklidu a riziko zanechaných škodlivin je nižší.
Houby jsou všude a vytvoření těchto typů robotů by mohlo být schůdnější v oblastech s menšími zdroji, říká Webster-Wood. „To znamená, že byste potenciálně mohli poslat velmi malé [množství] mycelia na velmi vzdálené místo, kde byste pak mycelium vypěstovali a mohli tam postavit roboty - takže by to mohlo mít využití ve vesmírné robotice.“
Dostupnost a výdrž těchto nových robotů řízených houbami jsou slibné i pro dlouhodobější využití. „Zdá se, že podmínky pro udržení mycelia při životě jsou v robotech snadněji dosažitelné než systémy, které potřebujeme například k udržení myší svaloviny při životě,“ říká Webster-Wood, “takže je v tom určitý potenciál pro práci v oblasti životního prostředí na delší dobu.“
