Бубачките киборзи

летаат крилјата не се директно поврзани со торакални мускули. Инсекти периодично напнати и да се релаксираат мускулите кои предизвикуваат торакален обликот промени. Ова деформација, пак, доведе до фактот дека крилја почне да трепери како се врти вилици (гранки) на вилушка по ударот. На овој начин лета управуваат со многу малку напор да конвертирате незначителна сума на енергија во мноштво на движења.

Инженери се наметнува на miniaturization на електронски кола на компјутерска технологија и методи на производство microproducts, прави се што е во нивна моќ, се обидува да создаде мали авиони, репродукција на движењето на инсекти способности. Апарати DelFly микро, воведен во 2008 година, истражувачите од Техничкиот универзитет во Делфт во Холандија, со само 3 тежина g има распон од 100 mm и крилја способен за вршење на многу мала камера. Возило изграден во микро роботи Харвард лаборатории, а уште помалку на неговата тежина е само 0,06 g (што е за четири пати поголема од масата на мува), но ги контролира своите лет по лансирањето невозможно. Сепак, пета на механички инсекти вистинската Ахиловата стане власт: никој се уште не успеа да се најде начин да акции во минијатурни батерии имаат доволно енергија за возила повеќе од неколку минути на летот.

Во последните неколку години ние сме фокусирани на потрага по начини да се работи околу било технички ограничувања. Наместо да се создаде од нула механички Буба, решивме да се користи како авиони кои постојат во природата на инсекти. Ова ќе ги елиминира тешките батерии и техники на производство microproducts и да се фокусира на градење на системи за управување, интервенирање како што е потребно во лет. Со други зборови, мувите на инсекти по себе, но коло поврзани со неговиот нервен систем праќа команди на операторот: се сврти кон десно или на лево, се качи или да одат надолу. Резултатот е летање киборг - дел од инсекти, дел машина.

За оваа идеја дојдовме пред пет години, кога еден од авторите (Mitchel Maharbis) учествуваа на симпозиум за летање киборг кои поминуваат на Агенцијата за одбрана Напредно Проекти (DARPA). (Hirotaka Сато, во Микротехнологија специјалист признава дека малку обучен во ентомологија.) На симпозиумот разговараа за технологија која може да им овозможи на биолозите да се примаат и да ги сними електрични сигнали од индивидуални мускулите на летечки инсекти. DARPA програм менаџер Амит Лал (Амит Лал), кој го организираше семинар, смета дека е време да се фокусира на овие достигнувања, со цел да се утврди дали за пренос на електрични сигнали и не може да биде на мускулите преку вграден чип, предизвикувајќи инсекти да се движат како што ни е потребно.

Инсекти-киборг потенцијално може да се изврши на различни воени задачи, како на пример извештајот колку луѓе и кој точно е во изградба или под земја, на војници, кои ќе влезат во собата, знаат што да очекуваат. Силиконската јаглерод хибриди, исто така, може да биде основа за креирање-insectoid роботи дизајниран за вршење на цивилните задачи, како што се во потрага по преживеани под урнатините предизвикани од земјотресот.

Видео: Тест-киборг инсектите се одржаа во САД

Прелиминарна работа со Тексас chafer покажа дека управуваат со работата на крилја може да биде. Во овој прв модел, тимот е пред-изградена во микроконтролерот, но за радиото во носивост на Буба беше потребно да го вклучите радиото, но тој е премногу тешка за инсекти на долги 2 см.

Авторите внимателно предодредено низа на електрични импулси за стимулирање на релативно големи региони на нервно систем на Буба да се кандидира тој ќе poletom.Esli стимулација коло врз основа на побудување на индивидуалните неврони, да се постигне
репродуктивноста на резултатите за различни индивидуи би било невозможно. точката на прикачување на имплантот може да се промени во текот на летот, што ќе го направи на Буба неподнослив.

РАДИО AFC

Инженери развија радио контрола на системот за пренос на инсекти во лет, во многу нешта слични на оние кои се користат за контрола на моделите модели на автомобили, авиони и хеликоптери.

Лет механика Буба

Бубачките се водени од своите крилја како што вибрира камертон нозе. Наместо директно движење на крилја нагоре и надолу, двете мускулите системи (прикажано на сликата во намалување на портокалова и сина фаза во фаза на релаксација), кои работат наизменично деформирани Буба ребро дел школка. Како резултат на тоа, крилата многу брзо да се движат нагоре и надолу

Патека на летот киборг

Истражувачите во лабораторија Maharbisa киборг бубачки поставени во посебна комора за тестирање (долу слика вреди Сато). На лет започна (бела линија во долниот десен агол на сликата десно) за да се стимулира Буба оптички лобуси дека лансираше "однесување лет." Електрични пулсот се однесува на правото bazalyarnuyu мускулите принудени бубачка пак лево, и стимулација на мускулите на левата bazalyarnoy предизвикува десно ред. Заврши на летање (горниот лев агол), кога процентот е поднесена оптички пулсот на подолг рок на траење од првата.

Видео: Наука Вести од 31/03/2016 (киборг Буба)

Зошто бубачки

Многу сериозни студии опишувајќи лет скакулци, пеперутки и мувите се изврши пред DARPA симпозиумот. Се верува дека, врз основа на овие монографии, може да го намали бројот на лажни започнува, кои секогаш ја придружува на почетокот на работењето во ново поле на истражување. Пеперутки и скакулци имаат доволно големи димензии, но не може да го носи голем товар, па и тие биле напуштени. Muhi.U овие инсекти се многу заслуги. Прво, биолози знаеш многу за нив. Мајкл Дикинсон (Мајкл Х. Дикинсон) и неговите колеги од Калифорнискиот институт за технологија испитуваат во детали, што мускулите, кога и каде тие треба да се намали на крилести суштества се искачи или да се претвори. Второ, мува исклучително ефикасно користење на енергијата, што им овозможува да се движат крила со фантастични skorostyu.Odnako технички работи со муви е многу тешко: тие се толку мали, што за вградување во нив потребните кабли и микрочипови да биде nanosurgery. Почнав да барате алтернатива. Вилински се големи и убави флаери, но премногу hrupki.Mozhet биде соодветен лебарки? И тогаш наидов на работата на биологијата на Coleoptera е класичен водич во светот на Coleoptera, напишана од страна на Рој Crowson (Рој А. Crowson) во 1981 година

Научив дека бубачки лета речиси како и муви. Одговорни за мускулите на летот на торакалниот Буба деформира својата школка, така што крилја осцилираат како гранките на камертон. Видови на мускулите и нивната локација, исто така, се чини блиску до онаа на муви. Идејата за каде да почнам, предизвикаа неколку фини студии на Coleoptera, направени по 1950 година. Што е најважно, можеби, на големината на овие инсекти: бубачки и имаат повеќе од 10 см, а долг само 1 мм. Покрај тоа, тие сочинуваат околу една петтина од вкупниот број на познати видови на инсекти. Така, теоретски, се чинеше дека legkodostupnymi.No наидов на нов проблем: во САД, речиси никој не беше занимава со одгледување бубачките, доволно големи за моите цели. Всушност, за да се постигне стабилно снабдување на "тест", за која сега се купи од одгледувачи во Европа и Азија, нашата лабораторија По неколку години.

И во тоа време во нашето истражување поврзани Hirotaka Сато, вториот автор на овој напис - хемичар со искуство во производство на microproducts. Нашата цел беше да покажеме дека можеме да далечински испрати на инсекти во лет, а се контролира насоката и брзината на летот, како и да го спречи тоа, кога таа добива на сет mesta.Kak инженери сакавме сите функции се врши со минимална штета на инсекти.

Прво на сите, моравме да се идентификуваат со минимален пакет на однесувањето функции, контрола на кој е од суштинско значење за создавање на најпримитивните летање киборг. За контрола на грешка во слободен лет, избравме далечинскиот управувач, слично на она што се користи за возила, авиони модели и vertoletov.Trebovalos овозможи опционални почетно и крајно крилја да се зголеми или намали брзината и висината на летање инсекти и го направите да се сврти кон десно и на лево . Ние сме во секој случај не сакаат да ги контролираат сите карактеристики на летот, како и бубачки и контрола на нивната позиција во однос на хоризонтот, и прилагодување на патека на летот, во зависност од ветер и опструкции.

Во исто време, тоа е потребно да се биде во можност за пренос на сигнали директно на нервно систем на инсекти, бубачки да престане да се обидува да се направи нешто друго освен одреден. Секое киборг кој може да излезе од контрола, ќе биде неспособен robotom.My не постапи vslepuyu.Bolshinstvo бубачки, ние избравме на работа, може да се носи товарот на до 20-30% од својата тежина. Така, на максимална димензии на "системот за контрола" на опремата е дефиниран од страна на големината на инсекти. Бидејќи знаевме кои мускули контрола на работењето на средината, имавме причина да се верува дека понудата на електрични сигнали промените фреквенцијата на мускулите на секоја страна од телото на инсектот ќе ни даде можност да се промени на траекторијата на својот лет, менување на режимот на крилја.

Исто така, знаеме дека инсектите во лет се користат визуелните информации. Како и во луѓето, светлината кои влегуваат во инсекти око, возбуди чувствителни на светлина неврони. Од овие сигнали ne-Reda преку визуелна лобуси во средината на мозокот и ганглии, каде што се обработуваат од страна на обезбедување на инсекти визуелни информации во текот на неговото движење. Ние исто така имаме податоци и дека во многу случаи тоа е многу важно и интензитетот на светлината. Така, цената драматично го исклучи светлата во собата, како на летот на инсектите се прекине веднаш. Ова доведе до претпоставката дека тие треба допир сигнал од око да продолжат да работат по крилните позиции. Ние оцени дека стимулација на оптичкиот лобуси или области во близина на нивната база може да предизвика потребните моторни реакции. Од имплантација на електроди директно во очи или оптичка лобуси ја намали способноста на инсектот да се движи, решивме да се стимулира зони во базата на оптичкиот лобуси. Стимулира индивидуалните неврони не ние potrebovalos.Kogda испративме соодветни електрични импулси во областа во близина на база на оптичкиот лобуси Буба остатокот од работата што ја врши сопствен систем, и испратени на инсекти во лет.

повредување

Првиот успешен лет беше проследен и со многу грешки. Ние прво работел со бубачки половина darkling бубачки (Zophobas morio) должина од околу 1,5 см и тежина од 1 g

Како резултат на тоа, ние вклучен во Тексас bronzovok (Cotinis texana) со должина од 2 см и тежи 1-1.5 g, широко распространета во југоисточниот дел на САД. Тексас chafer, а не само добро познати Експрес, но исто така и штетници на овошје sadov.I за една или две години, сме добиле илјадници од овие бубачки од земјоделците, кои не можат да веруваат дека некој е подготвен да не само да ги избави од штетници, но, исто така, да плаќаат екстра.

Од Тексас chafer во можност да носи товар од само 200-450 mg, на оригиналниот систем не имаат радио. За да ја проверите однапред од контрола, ние положи екипата на лет во микропроцесорот и гледав бубачка во слободен лет, врзани за низа или фиксен во рамките на gimbal. (Поправање на грешки во овој суспензија ви овозможува да се види тоа во "лет во место".)

Првиот успех со бубачки Cotinis беше постигната на два месеци. По некое експериментирање најдовме доста голем дел од неврони, електрична стимулација кој им овозможува да се репродуцира и предвидливи модулација лет. Откривме дека стимулација на мозокот области Буба лежи само во средината помеѓу своите левата и десната оптички лобуси, брзи електрични импулси (околу 10 ms, и фреквенција од околу 100 Hz, времетраење) предизвикува инсект да го победи своите крилја и да се преземат соодветни лет држење речиси сите случаи ( во 97% од случаите, за да биде точно). Исто така е интересно дека подолг пулс, поднесена во истата зона, целосно да го запре движењето на крилја. Со други зборови, ние може да почнат или да престане Буба лет хранење на првиот пулсот, предизвикувајќи крилја да работат, а потоа и другите, кој го завршува летот на крилја.

Се чини дека на подолг пулсот предизвикува метеж во базата на визуелна неврони лобус, блокирање на преносот на електрична signalov.V уништен од страна на активирањето сигнал, кој го поддржува вибрации на крилја. Ние откривме дека електричните импулси повторно и повторно работеше добро, без разлика што јас би сакал да бубачка во моментот. Ако, кога почна да се применува од 10 ms пулсира, инсекти индексирање на маса, таа почнува да го победи своите крила и полетување. Ако ние се сврте на Буба на масата на грб, тој почна да се победи своите крила во оваа позиција. Ако тој летал, а ние се применуваат дополнителен поттик, неговите крилја престана да работи, тој паднал и отиде polzti.Nikakih знаци дека нашите испитаници добиле штета, дури и во случај на пад на подот, не nablyudali.Zhuki со вграден жици живееле многу многу, а нивното слободно колеги (неколку месеци). Тие се само летаат, јадење и парење. Понатаму, ние откривме дека со примена наизменично во брзо едноподруго, на сигнали "Start" и "Стоп" може да се модулираат со вибрации на крилја. Ова значи дека кога Буба лета брзо наизменично примена на двата тима не го прекине своите крила, но нешто одмага. Како резултат на промените создадена од крилјата на влечење, која ни овозможува да ја контролира власта развиени од инсекти да лета како пилот со помош на гас за контрола на удар на моторот на авионот.

Изведба на Буба да се сврти, ние microwires вграден во неговата десна и лева мускулите bazalyarnye. Хранење 10-ms пулсира во десната рака, што ја прави развие повеќе енергија, со што ќе се претвори инсекти nalevo.V Конечно почнавме да работиме со бубачки Mecynorrhina torquata, чија маса достигне 8 g, што ги прави идеални носители на радио и товар, имаме развиена од тогаш.

Следни чекори

Не помалку од очигледна од некои од нашите достигнувања, потребата да се оди понатаму. Иако ние докажавме дека можеме да се направи бубачки се сврти кон лево и десно и летаат наоколу, ние сакаме да биде можност да ги испраќаат своите патеки на летање на комплексни тридимензионални, така што тие можат да се надминат пречките, како што летаат во просториите преку оџаци и цевки. За таа цел, ние сме вклучени во носивост на минијатурни микрофони кои детектираат вибрации на нивните крила во лет. Кога звукот достигне одредено ниво, приближно укажува на интензитетот на осцилации средината, ние може да обезбеди токму одбраната шеташе импулси на мускулите кои го контролираат Буба се претвора во лет.

Опремата работи одлично, но ние може да се користи за помош во изработка на програми за управување со нашиот тест лет инсекти. Ние се сврте кон некои од неговите колеги, кои имаат долгогодишно искуство во креирањето на програмите за целосно вештачки авиони. Врз основа на постоечките искуства со беспилотни хеликоптери Петар Abbil (Питер Abbeel) од Универзитетот на Калифорнија во Беркли и неговите студенти Абу НСДП (Абу НСДП) и Nimbus Gehauzenom (Nimbus Goehausen) развој на систем за управување со што ќе се растури сложени команди (на пример, командата да се "сврти 200 право ") во компоненти (на пример," датотека 10-ms пулсира во левата bazalyarnuyu мускулите за толку многу секунди "). Потоа, корисникот треба да влезат во некои корекција разбира, и да се потребни за да се испрати грешка во саканиот курс стимулации е микропроцесор само. За да дознаете што треба да биде пулсна секвенца, ние се користи магнетна резонанца, голема студии на анатомијата на бубачки и нивната висока брзина на снимање во воздух за да се одреди просторна конфигурација и функциите на некои други мускули, одговорен за работата на секоја страна. Врз основа на податоците со кои денес се наменети за различни мускули за да бидат во можност да го контролира стабилно стапка и се тркалаат Буба во слободен лет.

Дали треба да се создаде киборг бубачки?

дали инсекти ќе биде далечинско контролирани роботи корисни како, - отворено прашање, иако мислам дека е. На пазарот и ќе продолжи да се направи сè помали и лесни микроконтролери и радио, кое ќе ни овозможи да се развие повеќе сигурен и прецизен од страна на нашите контролер киборг бубачки. Бидејќи развојот на минијатурни извори на енергија со висок капацитет или механички крила со висока ефикасност и понатаму претставуваат големи тешкотии, нашиот бубачки со исклучително ефикасна мускули ќе имаат значајна предност во однос на целосно вештачки авиони.

Видео: Бубачките киборзи ќе го замени летала; АИ ќе научат како да се игра покер (31/03/2016) Вести

Од сите потенцијални влијанија кои можат да предизвикаат нашата работа, најважно, ние веруваме следново: како miniaturization на компјутерски уреди, и нашето разбирање на биолошките системи, човештвото ќе се обидат да се вклучат повеќе и повеќе инсистира вештачки интерфејс за контрола кола на живите суштества. Развој на детали кои почнуваат на инсекти помогне да се избегнат грешките при работа со повеќе високо организиран суштества како стаорци и глувци, а подоцна и со луѓе. Можеби тоа ќе биде одложено за иднината на многу од етичките прашања (особено - на слободна волја), што ќе се зголеми кога работата ќе започне со 'рбетници. Работа со бубачки киборзи нема да го спречи научници ангажирани во создавањето на целосно вештачки роботи (бидејќи понекогаш луѓето се направи поефикасна машина од природата). Но науката на меки интеграција на живите суштества со вештачки уреди е во повој.