Войдёт ли данный рейс в будущие книжки по биоинженерии? Замысел полёта: Т0 начало записи (жук летит к оператору с ноутбуком), Т1 (0,6 с) человек подаёт команду налево, насекомое отвечает манёвром, Т2 (1,6) выполнена команда направо, Т3 (3,1 с) опять команда налево, Т4 (4,2) направо, Т5 (4,8 с) жук сел на занавесе (фото MEMS 2009 Technical Digest).Насекомые, управляемые с пульта ДУ, присутствуют не в одном рассказе и фантастическом фильме.
Обстоятельство внедрение электродов сходу во взрослого жука с высокой возможностью ведет к его смерти в течение маленького времени. Подобно происходит дело и с попыткой имплантации контактов в личинку. И лишь при куколки электроды неспешно зарастают юный тканью и оказываются без последствий интегрированы в насекомого, причём получается прочный механический и электрический контакт. Кстати, таковой подход используют и другие группы, трудящиеся в данном направлении (иллюстрация Maharbiz Research Group).
Чтобы получить настоящее ДУ, необходимо было добавить радиоканал. А это увеличивало вес электроники, что угрожало настоящим тупиком.И вот в начале 2009 года объединённая команда двух университетов порадовала продолжением темы: в первый раз были созданы летающие насекомые-киборги с радиоуправлением.Комплекс дистанционного управления жуком (упрощённо): a) жук-киборг, b) ноутбук с подсоединённым через USB радиопередатчиком, c) приёмник, d) антенна, e) стимулирующие левый и правый лобовые электроды, f) летательные мускулы g) контрэлектрод (фотографии MEMS 2009 Technical Digest).
Как и в прошлом примере, авторы данной работы имплантировали электроды в насекомое на стадии куколки. Пара контактов с определёнными долями нервной совокупности (внедрённых в голову существа) разрешили снимать потом чёткий электрический сигнал при экспозиции бабочки последовательности химических соединений.Целевые молекулы, к каким чувствительно это насекомое, вызывали на порядок более сильный отклик, чем нецелевые.
Но так как Корнеллом, Беркли и Мичиганом перечень университетов, где трудятся над насекомыми-киборгами, не ограничивается. И возможно угадать новые удачи на данной ниве.
Небезызвестное научно-исследовательское агентство Пентагона DARPA ещё в 2006 году открыло тему скрещивания насекомых с микроэлектромеханическими совокупностями Hybrid Insect MEMS. За превращение разнообразных букашек в киборгов взялись сходу пара коллективов. Особенно интенсивно работа закипела в совместном предприятии экспертов из Калифорнийского в Беркли (University of California at Berkeley) и Мичиганского (University of Michigan) университетов.
А это значит, что, по идее, совместив биоинженерию (те же MEMS) и генетические модификации насекомых, возможно выстроить живые датчики, облетающие местность по заданному маршруту и передающие по радио результаты измерений.До полноценного управления насекомыми, само собой разумеется, ещё на большом растоянии.
Мотылёк, прошедший тюнинг в университете Корнелла (иллюстрация MEMS 2009 Technical Digest).Первое приближение к таковой возможности продемонстрировала на всё той же конференции MEMS 2009 вторая команда исследователей из университета Корнелла (Cornell University). Она перевоплотила мотылька Manduca sexta (табачный бражник) в летающий химический сенсор.
Плата с микросхемой, приёмопередатчик, трудящийся на частоте 2,4 ГГц, дипольные антенны, аккумулятор на 8,5 миллиамперчаса такова оказалась ноша жуков-киборгов. А потянула она всего на 1,33 грамма, что меньше предельной грузоподъёмности жука-носорога, что может взлететь с тремя граммами на борту. Это, кстати, одна из обстоятельств, по которым для новых опытов выбрали данных созданий: не каждый жук поднимет кроме того таковой маленький электронный модуль.В среднем через полсекунды по окончании электростимуляции соответствующего нерва жуки поднимались в атмосферу.
Управляющее устройство, вид сверху и снизу. Необыкновенные приборчики были собраны из электронных компонентов от последовательности известных промышленных компаний, в частности Texas Instruments (фотографии MEMS 2009 Technical Digest).
Долговременная цель проекта и вовсе фантастична учёные грезят большим образом задействовать личные возможности насекомого. Для чего нужна камера, в случае если у жука имеется глаза?
Незаметные и ловкие разведчики, оставляющие сзади любой микроскопический беспилотник, до сих пор виделись армейским только в сладких снах. Но в случае если имеется заказ, инженеры и учёные непременно его выполнят.
Исследователи считают, что жуки смогут сыграть роль универсальных платформ для разнообразных датчиков, а также микроскопических камер. Тут опять-таки американские учёные похвалили собственных трудяг-носорогов, отметив, что их предельная грузоподъёмность в 3 грамма, за вычетом 1,3 грамма на схему управления, свидетельствует возможность смонтировать на пояснице насекомого целевую нагрузку весом 1,7 грамма.
Может, лучше обучиться снимать сигнал с них и кодировать его в радиоимпульсах, передавая картину на компьютер? А тяжёлый аккумулятор для электроники в будущем может уступить место совокупности, извлекающей толику энергии из самого насекомого, благо он замечательно может пополнять её запасы (другими словами кормиться).
Возможность успеха при нажатии на ноутбуке кнопки взлёт составила 97% (29 выполненных команд из 30 попыток). В самом же полёте жуки удачно маневрировали по распоряжениям учёных (выполнялись простые сигналы вправо и влево).Причём, как выяснилось, для уверенной коррекции курса не требовалось светить в правый либо левый глаз создания белыми светодиодами (как в прошедшем сезоне), достаточно было легко подавать электрические импульсы сходу в зрительные участки нервной совокупности.Имплантация электродов выполняется ещё на стадии куколки, а полный набор оборудования додают уже к взрослой особи.
Учитывая спонсорство DARPA, нетрудно угадать военное использование новой разработке. Но сами разработчики жуков-киборгов отмечают, что гражданское использование кроме этого вероятно. Скажем, возможно вообразить поиск пострадавших в завалах.
Для этого авторы изучения собрали маленькие осуществляющие контроль устройства, каковые преобразовывали команды, принимаемые по радиоканалу, в электрические импульсы, подаваемые на электроды. Эти контроллеры и наклеили на поясницы подопытным созданиям.
Много экспериментаторы поломали головы над оптимальной совокупностью управления насекомыми. В 2008 году несколько под управлением Майкла Махарбица (Michel Maharbiz) продемонстрировала общественности первые удачи: сигналы, подаваемые на имплантированные в жуков электроды, заставляли последних затевать либо заканчивать махать крыльями (в зависимости от полярности напряжения).Ранние испытания с жуками-киборгами в университете Калифорнии (кадры Maharbiz Research Group).
В последних числах Января американские умельцы выступили в Италии на интернациональной конференции по микроэлектромеханическим совокупностям IEEE MEMS 2009. Воображал работу один из её авторов Хиротака Сато (Hirotaka Sato).Жуки-носороги (Mecynorrhina torquata), использованные в данном опыте, насчитывали от 4 до 8 сантиметров в длину и весили от 4 до 10 граммов. Им имплантировали шесть электродов в мозги и мускулы, а команды на взлёт, посадку либо разворот сейчас имели возможность подаваться на расстоянии с ноутбука.
В первых опытах жуки были закреплены без движений, а сигналы посылались по проводкам. Потом учёные сумели отвязать собственных подопечных: маленькие схемы управления обучились помещать на самих насекомых. Наряду с этим подачей импульсов на отдельные мускулы, и при помощи полосы светодиодов, расположенной перед глазами летающего существа, исследователи обучились задавать жуку направление перемещения.Но последовательность команд была зашита в памяти микросхемы, так что насекомое имело возможность делать лишь жёстко предписанный замысел полёта.
Так что сны генералов понемногу сбываются.