Жук с вживленным электродом. Кадр из видеозаписи исследователей MIT с сайта mit.edu

Не мучай животину

Ученые создали жуков-киборгов

Исследователям из Калифорнийского университета в Беркли удалось вживить жукам электроды в мозг и мускулы и при помощи специального устройства дистанционно управлять полетом насекомых. Целью агентства DARPA, финансирующего опыты, является создание киборга, который сможет пролететь по меньшей мере сто метров, приземлиться в пяти метрах от цели и оставаться на месте до следующего приказа.

Из требований вытекает назначение начиненных электроникой насекомых - разведывательные полеты и изучение мест, куда не может пробраться человек или крупный военный робот. Впрочем, эксперименты могут найти и гражданское применение - управляемые жуки пригодятся пожарным, правоохранительным органам, а также многим другим ведомствам и организациям.

Для опытов команда ученых под руководством Мишеля Махарбиза (Michel Maharbiz) и Хиротаки Сато (Hirotaka Sato) взяла зеленых июньских жуков Cotinis nitida, обитающих на юге Соединенных Штатов, "африканца" Mecynorrhina torquata, а также "южноамериканца" Megasoma Elephas, более известного как Мегасома слон. Размер первого достигает 28 миллиметров, в то время как второй может вырасти до размера человеческой ладони. Третий входит в число крупнейших жуков в мире - его длина составляет до 120 миллиметров.

Чем жук больше, тем он сильнее и тем выше его грузоподъемность. Именно этот фактор является главным ограничителем в исследованиях. В случае Megasoma Elephas, например, электронная нагрузка не должна превышать четырех граммов, а лучше - быть гораздо меньше. В идеале в комплект, кроме системы управления и батареи, желательно включить камеру и GPS-модуль, но пока это остается фантастикой.

Чтобы изготовить киборга, берется куколка. В нее вживляются три электрода, микробатарея и микроконтроллер. Дальнейший механизм прост - достаточно дождаться, когда куколка станет жуком. Электроимпульсы регулируют частоту взмаха крыльев, отдельные команды заставляют жука взлетать и садиться. Для поворота на соответствующий мускул подается импульс, что заставляет жука сильнее махать тем или иным крылом.

Исследования ведутся с 2006 года. Вживить электроды в мозг насекомого ученым удалось еще в марте 2009 года, однако ранее в микросхеме задавался жесткий маршрут перелета. Теперь ученые научились управлять жуком с помощью ноутбука - без проводов.

Несмотря на этот прорыв, результаты пока довольно скромны. Средняя продолжительность управляемого полета составляет 45 секунд, хотя одна из особей умудрилась летать под управлением оператора в течение 30 минут. Теперь жуков будут учить огибать препятствия.

Работу ученых эксперты оценивают неоднозначно. С одной стороны, это первая попытка контролировать насекомых в воздухе - раньше все больше тренировались на тараканах. Эту попытку можно назвать успешной - точность управления поразительна, особенно если учесть, что сигнал задевает значительную часть мозга насекомого.

С другой стороны, никто до сих пор не решил вопрос с обеспечением электроники энергией. Надолго микробатареи не хватает. Не могут предоставить необходимую энергию ни солнечные батареи, ни пьезоэлектрики.

Кого не спросили об этом важном эксперименте, так это самих жуков. Ролик с их полетами ничего, кроме жалости к несчастным насекомым, не вызывает.

Предыдущие материалы по теме

Трудно быть богом [22.09.2009]
Ученые задались целью скопировать природу