Венерину мухоловку активировали со смартфона
Сингапурские инженеры создали захват на основе Венериной мухоловки — хищного растения, ловящего насекомых в закрывающуюся ловушку. Инженеры подсоединили к ловушке электроды и научились активировать ловушку при помощи электростимуляции. Статья опубликована в журнале Nature Electronics.
Вместо небольших роботов в некоторых ситуациях может быть удобно использовать гибридные организмы, состоящие из насекомого (или другого животного) и электроники для управления им. Этот подход позволяет объединять эффективные органы движения живых организмов с дополнительными устройствами. В этой области уже есть заметные разработки. Например, инженеры уже умеют управлять ходячими и летающими насекомыми, а также для них уже созданы прототипы миниатюрных камер и сбрасываемых по команде датчиков.
Инженеры из Наньянского технологического университета под руководством Сяодуна Чэня (Xiaodong Chen) показали, что по аналогии с животными-киборгами можно создавать и растения с внешним электронным управлением. Они взяли за основу Венерину мухоловку — хищное растение, выделяющееся тигмонастией, то есть способностью быстро двигаться в ответ на механические раздражения. У нее есть ловушки, состоящие из двух половинок, раскрытых в нормальном состоянии. На внутренней поверхности створок ловушки есть чувствительные волоски, которые при механическом воздействии, например, приземлении насекомого, дают ловушке сигнал на захлопывание. При этом у нее есть предохранительный механизм, предотвращающий случайные срабатывания — она умеет считать механические стимулы на волосках. Если ловушка обнаружила два касания волосков, она захлопывается, а если после этого произошло еще три касания, она выделяет пищеварительные ферменты.Механизм срабатывания ловушки основан на возникновении потенциала действия при контакте жертвы с волосками и последующем набухании части ловушки из-за осмоса. Инженеры решили использовать эту особенность и искусственно создавать потенциал действия с помощью электростимуляции. Они создали четыре электрода, каждый из которых крепится на внешнюю сторону ловушки (по два на каждую створку: один для стимуляции, а другой для измерения потенциалов). Электроды состоят из полидиметилсилоксанового слоя, выполняющего роль подложки и относительно жесткой основы, сетки из тонких электропроводных золотых нитей, расположенных в случайном порядке, и слоя гидрогеля, который обеспечивает качественный контакт с поверхностью ловушки.
Эксперименты с электродами показали, что у ловушки есть пороговое напряжение стимуляции в полтора вольта, начиная от которого в ней образуется потенциал действия. Инженеры также обнаружили у ловушки рефрактерный период — минимальное время между возникновением двух потенциалов действия. Он оказался равным 1,2 секунды. При этом обычно во время стимуляции постоянным током время между двумя потенциалами было случайным. Инженеры также попробовали стимулировать ловушку периодическим сигналом с прямоугольным профилем и обнаружили, что это дает гораздо большую точность и скорость создания потенциалов действия.
При частоте в два герца потенциалы действия в ловушке возникали раз в 1,3 ± 0,1 секунды. Соответственно, время отклика ловушки, то есть ее срабатывания после начала стимуляции, составляет то же время.
Инженеры создали на основе отрезанной ловушки Венериной мухоловки три прототипа захватов. Один из них состоит из ловушки и подключенного микроконтроллера ESP8266 с поддержкой Wi-Fi. Они показали, как ловушка срабатывает по нажатию кнопки на смартфоне, передающем сигнал на микроконтроллер. Второй прототип — это простой манипулятор с наклоняемой частью, на конце которого находится ловушка. С его помощью они смогли захватить и поднять небольшую проволоку. Третий прототип позволил показать, что стимуляция позволяет достаточно точно рассчитывать время срабатывания ловушки и ловить даже двигающиеся цели, в данном случае — небольшой грузик на нитке.
В прошлом году американские инженеры вживили в мозг саранчи электроды и научились использовать ее обонятельные реакции для обнаружения взрывчатки.
статья на n+1
Подробнее
a Electrical phytoacluator Modulating unit Actuating unit (conformable electrode) (Venus flytrap) Electrical field Action potential Adhesive hydrogel Au nanomesh b Conformable electrode POMS Au nanomesh Adhesive hydrogel
A Venus flytrap–based robotic grabber | Science News,Science & Technology,science,Scientists controlled a Venus flytrap outfitted with electrodes, using a smartphone to direct it to grasp small objects like a wire and a moving weight. Read more: https://www.sciencenews.org/article/robot-arm-venus-flytrap-can-grab-delicate-objects Video: Xiaodong Chen/Nanyang Technological University
наука,инженеры,Венерина мухоловка,управление,смартфон,электроника,роботы,n+1
Как мёртвой легушке можно с помощью тока замутить "движение" из-за соаращающихся мышц, так и у подобных растений может возникать "раздражение" вследствие чего и происходит действие, таже "недотрога" может закрывать листья от простого контакта с чем-либо, а в случае с человеком - можно также приписать якобы воздействие "статического электричества" (очень слабого).
Короче, растения так просто не понять, и чё до них доёбываться - не понятно, "докажут" ещё что "они живые и всё чувствуют" - так веганы ещё больше распоясаются.
Может это просто останется курьезным экспериментом уровня Шнобелевки, а может кто-то придумает более практичное применение и через 20 лет в гигантских теплицах будут биороботов на основе этой мухоловки выращивать миллионами.
Тут не угадаешь наперед, так наука работает методом экспериментов находится новое знание, но как минимум теперь мы знаем что из картошки, венериной мухоловки и немного проводов и микросхем потенциально можно собрать манипулятор-хватало (уже есть рабочий интерфейс и прототип) и управлять им со смартфона.
Дело, в общем, в том, что механические роботы, по типу тех, что делают в Бостон Дайнемикс, достаточно убогие по ТТХ, по сравнению с биологическими роботами(т.е. любыми живыми существами). Впрочем, у них есть и преимущества, но очень много недостатков.
При этом, стандартная система контроля биороботов(мозги, нервная система) - крайне, абсолютно не подходит для программирования и вообще плохо поддается даже анализу, не то что созданию чего-то нового на её основе. Ну, то есть, невероятно трудно создать нейросеть(нервную систему) с нужными заданными характеристиками, т.е. сделать инженерно насекомое, нервную систему которого можно программировать на заданные действия, причём с возможностью менять программу - почти нереально, там неудобный принцип действия.
А вот совместить эффективные, чамообновляющиеся, и гибкие во многих планах биосистемы с механикой, а главное - с компьютерной системой управления, которая легка в программировании - может нести большой профит. Биороботы на компьютерном управлении, скорее всего, относительно скоро уже вполне себе будут реальностью.