Сьогодні черговий чорний день для столиці України. Росіяни влучили у житловий будинок в Святошинському районі. Майже половина будівлі перетворилась на купу брухту. Під завалами залишаються люди. На місці трагедії із самого ранку працюють пошуково-рятувальні групи.
Робота йшла би в рази швидше, якби людей шукали за допомогою кіборгів-комах, яку розробили науковці з Наньянського технологічного університету в Сінгапурі (NTU Singapore). Вони створили перше в світі виробництво роботизованих тарганів, які допомагатимуть у гуманітарних місіях. Це нова прототипна система на базі штучного інтелекту (ШІ) виготовляє одного такого робота всього за 68 секунд. Велика перевага цієї розробки в тому, що вона зменшує час підготовки до операцій та дає змогу допускати менше помилок під час роботи. Це великий крок для широкомасштабного використання комах-роботів для пошуково-рятувальних завдань у зонах катастроф.
Далі детальніше розповідаємо про цей інноваційний проєкт.
Що це за роботи?
Кіборги-комахи — це справжні мадагаскарські таргани, оснащені крихітними електронними пристроями на спині, що складаються з різних датчиків: оптичних та інфрачервоних камер, батарей та антен для зв’язку, які дозволяють дистанційно керувати ними для виконання конкретних завдань, пишуть у виданні Tech Xplore.
Ці таргани витривалі і можуть вижити в зоні стихійного лиха — вони здатні витримувати в 10 разів більше радіації, ніж люди, і жити до тижня без голови. Їх імпортували у Сінгапур, потім виростили в лабораторії протягом приблизно чотирьох місяців — саме стільки часу потрібно, щоб вони досягли зрілого віку.
Щоб оснастити їх рюкзаками, тарганів спочатку знеболюють вуглекислим газом, а потім обережно прибирають шари воскового покриву з їхніх спин. Далі до спини тарганів прикріплюють два електроди та мікрочип, після чого вони швидко приходять до тями і знову починають бігати. Усередині прикріплених рюкзачків мікрокомп’ютери випускають електричні сигнали до нервово-м’язових ділянок тарганів, щоб керувати їхніми рухами.
У 2021 і 2024 роках професор Хіротака Сато зі Школи механічної та аерокосмічної інженерії NTU Singapore та його партнери з Сінгапурського агентства науки і технологій Home Team Science & Technology Agency (HTX) і Klass Engineering and Solutions продемонстрували, як кіборгів-комах можна залучити для рятувальних місій у майбутньому. Сато розповів, що його бажання допомогти рятувальним ініціативам Сінгапуру виникло після землетрусу, що стався на північному сході Японії в березні 2011 року.
Вчені відзначили кілька переваг свого нового алгоритму рою таких комах під час лабораторних експериментів. Дозвіл кіборг-комахам рухатися більш вільно зменшив їхній ризик застрягти у перешкодах, а сусідні кіборги також могли допомогти звільнити тих, хто застряг або перевернувся.
Тож під керівництвом професора Сато та за підтримки Японського агентства з науки і технологій (JST) автоматизована система може прикріплювати електронні «рюкзаки» до мадагаскарських шиплячих тарганів всього за 1 хвилину і 8 секунд на комаху. Це приблизно в 60 разів швидше, ніж звичайний ручний процес, який залежить від кваліфікованих операторів і часто займає понад годину. При обробці чотирьох комах система виконала всі складання менш ніж за 8 хвилин, що приблизно в 30 разів швидше, ніж ручні методи. Професор Сато – всесвітньо визнаний вчений, який першим почав працювати у галузі кіборгів-комах. Перші свої розробки кіборгів-комах він продемонстрував ще у 2008 році. Його новаторські дослідження представлені в журналі Time у списку «50 найкращих винаходів року» та в MIT Technology Review у списку «10 нових технологій».
“Наша інновація робить мрію про використання великої кількості кіборгів-комах у реальних сценаріях набагато більш практичною”, — пояснив професор Сато. – “Ручна підготовка займає багато часу і дуже залежить від кваліфікованих працівників. Завдяки тому що ми зробили цей процес автоматичним, ми можемо швидко і стабільно виробляти роботів-комах. Це дозволить нам готувати їх у великих кількостях, що буде критично важливо в гуманітарних операціях у місцях стихійних лих, де час має вирішальне значення”.
Коли роботарганів більше не використовують або під час тривалих періодів відпочинку, їхні електронні рюкзаки можна безпечно зняти з їх спин без будь-яких негативних наслідків.
Схожих роботів-комах також розробляли у США та Австралії.
Чому кіборги-комахи краще за звичайних роботів?
Оскільки комахи мають невеликі розміри – а мадагаскарські таргани, які в дорослому віці досягають в середньому 6 см – вони можуть переміщатися в обмеженому просторі під час виконання завдань, і витрачають мінімальну кількість енергії в порівнянні з мініатюрними роботами. Коли їх випускають у завали, вони здатні виявляти ознаки життя за допомогою інфрачервоних камер, надаючи рятувальникам важливу інформацію в екстрених ситуаціях, повідомляє Straits Time.
На відміну від звичайних роботів, кіборги-комахи рухаються за допомогою своїх кінцівок, під дією легких електричних стимуляцій. Вони подаються через імплантовані електроди, що підключені до легкої друкованої плати на їх спинах. Сама машина, яка складає цих комах, використовує комп’ютерний зір і запатентований алгоритм для визначення оптимального місця на спині таргана, щоб правильно вставити електроди. Дослідники також розробили нове покоління рюкзаків, які стимулюють комах більш ефективно, використовуючи на 25% менше напруги, ніж попередні версії, при цьому зберігаючи точний контроль над рухами. Ця додаткова енергоефективність допоможе збільшити час роботи і зменшити ризик надмірної стимуляції.
Під час розробки команда виявила, що таргани, оснащені датчиками, могли розрізняти людей та інші об’єкти з точністю 87%.На основі цих цифр вони підрахували що для пошуково-рятувальних робіт на території площею 5 км² потрібно залучити близько 500 кіборгів-комах, адже жертви землетрусу розкидані по великій території і є оптимальний час для порятунку – 3 дні.
Співавтор проєкту професор Вакамія Наокі з Аспірантури з інформаційних наук та технологій Осакського університету, пояснив: “На відміну від роботів, комахи не поводяться так, як ми того хочемо. Але замість того, щоб намагатися контролювати їх силою, ми виявили, що більш спокійний і грубий підхід не тільки працює краще, але й підштовхує до природного виникнення складної поведінки, як спільні дії, які важко запрограмувати за допомогою алгоритмів”.
За його словами, це було надзвичайне відкриття. “Хоча, на перший погляд дії кіборгів-комах можуть здаватися випадковими, здається, що ми ще можемо багато чого навчитися від витончених і складної поведінки живих організмів”, каже професор.
У нових лабораторних випробуваннях гібридні комахи продемонстрували різкі повороти на понад 70 градусів і зниження швидкості до 68% за командою. Рій з чотирьох кіборгів-тарганів подолав понад 80% тестової ділянки, заповненої перешкодами, всього за 10,5 хвилин, показавши, що вони можуть переміщатися в тісних і захаращених приміщеннях.
Хоча така конвеєрна система все ще перебуває на стадії прототипу, кіборгів-комах з рюкзаками першого покоління вже використовують в реальних умовах.
Як кіборги-комахи вже допомагають рятувати жертв землетрусу
30 березня 2025 року команду з 10 кіборгів-комах відправили до М’янми разом із Силами цивільної оборони Сінгапуру (SCDF) в рамках операції «Лев’яче серце» після масштабного землетрусу магнітудою 7,7 бала, що стався 28 березня і забрав життя понад 3000 людей.
Це був перший випадок використання кіборгів-комах у гуманітарній операції та перше в історії застосування гібридних роботів-комах у польових умовах. Роботи на основі комах довели свій потенціал для пошуку вцілілих у постраждалих районах, де звичайні роботи мали б труднощі з доступом та коротким часом роботи.
“З огляду на досвід, отриманий під час польових випробувань, зараз надзвичайно важливо створити інфраструктуру, яка підтримуватиме масове виробництво та впровадження таких кіборгів”, — зазначив професор Сато. – “Наша конвеєрна система — це перший крок до досягнення цієї мети, і ми віримо, що вона прокладе шлях до більш надійних застосувань кіборгів, як от перевірка цілісності великих цивільних споруд”.
У майбутньому його команда планує вдосконалити свою систему та співпрацювати з місцевими партнерами, щоб ще більше підтвердити її ефективність та готовність до промислового використання.
Раніше ми розповідали, як у США вдруге клонували зникаючих тхорів і чи етичне клонування тварин.
