Австралийские учёные превратили гигантских тараканов в киборгов-спасателей

Представьте: вы заперты под обломками после землетрясения, и к вам через щебень пробирается таракан, увешанный электроникой, с иглой на пружинном механизме на спине. Зрелище, мягко говоря, не для слабонервных. Но именно этот прототип «парамедика» однажды может доставить помощь туда, куда человеку или собаке-спасателю не добраться.

Руководитель лаборатории биоrobotics Т. Тханг Во-Доан объясняет: десятилетиями учёные искали в киборгизации насекомых обходной путь для самых сложных проблем робототехники. Создать робота размером с букашку, который надёжно ползёт через завалы, карабкается по неровным поверхностям, встаёт после падений, несёт собственное питание и ещё оставляет место для полезных датчиков, — задача чрезвычайно трудная. А насекомое уже рождается со всей этой мобильностью. Вместо того чтобы конструировать искусственные копии каждой части тела с нуля, можно подключить к живому организму электронный интерфейс и воспользоваться тем, что природа уже отладила.

Раньше учёные уже показывали, что умеют управлять киборгизированными жуками и мотыльками, но в основном речь шла о пассивных сенсорных платформах. В 2023 году, накануне конференции по робототехнике и автоматизации IEEE, Во-Доан и его коллега Тхань Ньо До задались вопросом: а что происходит после того, как насекомое нашло пострадавшего? Может ли оно не просто обнаружить человека, но и хоть как-то помочь, пока спасатели ещё добираются?

Для ответа исследователи взяли гигантских роющих тараканов вида Macropanesthia rhinoceros, родина которых — Австралия. Нужно было насекомое, способное нести груз больше половины собственного веса, а этот вид весом около 40 граммов считается самым тяжёлым тараканом на планете. К тому же на крупном насекомом проще проводить операции по вживлению кибернетических интерфейсов. Тараканам установили лёгкую электронику с электродами в антеннах и в маленьких хвостовых придатках — церках. Активируя эти электроды с помощью ручного игрового контроллера, можно поворачивать таракана влево или вправо, подгонять вперёд или останавливать.

Кроме того, на насекомых закрепили либо беспроводную камеру, либо дистанционно управляемый инъектор: пружина выстреливает шприцем с лекарством в близлежащую цель, а химическая реакция внутри шприца выделяет углекислый газ, который создаёт давление и впрыскивает содержимое. Камеру и инъектор на одного таракана ставить не стали — суммарный вес и объём ухудшили бы подвижность на сложном рельефе, да и энергии уходило бы больше, сокращая время работы. Вместо этого учёные видят будущее за роем «параборгов», где разные специализированные киборги выполняют взаимодополняющие роли.

В испытаниях концепции тараканов провели по трассе длиной 2,5 метра через три контрольные точки, после чего те выпускали иглы в силиконовую мишень размером восемь на десять сантиметров. В 25 попытках насекомые проходили маршрут каждый раз, а попадать в цель удалось в 72 процентах случаев. Долгосрочная цель, по словам Во-Доана, — соединить продвинутое передвижение насекомого с возможностями сенсорики и вмешательства, чтобы быстрее добираться до большего числа людей.

При этом тараканы остаются живыми существами с собственными инстинктами: электростимуляция лишь влияет на направление, но большую часть движения насекомое генерирует и контролирует само. Это создаёт трудности — киборга нельзя вести, как обычного колёсного робота. Чтобы справляться с непредсказуемостью, понадобятся бортовые системы, отслеживающие положение и действия насекомого и сигнализирующие, если оно сбилось с курса или потеряло отзывчивость. В будущем исследователям предстоит решить и массу практических задач: компенсировать движения пострадавших, наладить надёжную беспроводную связь внутри разрушенных конструкций, научить киборгов ползать по завалам и пыли, а также повысить автономность, особенно если управлять сразу несколькими тараканами.

Отдельный вопрос — этика восприятия. Во-Доан признаёт: для человека, который уже заперт или ранен, вид приближающегося киборга поначалу может быть неожиданным и пугающим. Сделать насекомых узнаваемыми как часть спасательной операции могли бы мигающие огни, заметная аварийная маркировка или крошечный динамик с простым сообщением вроде «Помощь уже в пути». Учёный подчёркивает: добиться, чтобы люди чувствовали себя комфортно с этой технологией, так же важно, как заставить её работать. И хотя авторы прямо говорят, что это не медицинское устройство, готовое к применению на людях уже сегодня, сам замысел — превратить живую букашку в миниатюрного спасателя с аптечкой на пружине — выглядит шагом в будущее, где помощь приходит даже туда, куда не может протиснуться ни один робот.