Ученые из авиационной лаборатории Израильского технологического института совместно с исследователями из Тель-авивского университета начали проводить эксперименты в области дистанционно контролируемого полета насекомых. Итогом таких исследований должно стать создание миниатюрного кибернетического организма. Работы проводятся при финансировании командования Армии США. Аналогичными исследованиями в настоящее время заняты еще четыре научных учреждения.
Исследования проводятся профессором Дэниэлом Вайхсом (Daniel Weihs) и доктором Галом Рибаком (Gal Ribak), сотрудниками Израильского технологического института (Технион). Подробности об их работе обнародовала газета "Гаарец", не уточнив ни название проекта, в рамках которого проводятся исследования, ни объем финансирования программы. Известно только, что эксперименты проводятся на средства, выделенные командованием Армии США. В США подобными исследованиями занимается Университет Мичигана и университет в Беркли.
Киборг, или кибернетический организм, представляет собой биологический организм с имплантированными искусственными механическими или электрическими элементами. Этот термин впервые был использован в 1960 году учеными Манфредом Клайнсом и Натаном Клином. Популяризация термина началась в 1980-х годах после выхода фильмов "Терминатор" и "Робот-полицейский". Научные исследования в области управления насекомыми проводятся в США, по разным данным, с 2005-2007 годов.
По данным газеты, в настоящее время ученые совместно со специалистами Тель-авивского университета проводят эксперименты на мухах, кузнечиках, жуках и стрекозах. Насекомых, закрепленных на штанге, помещают напротив вентилятора со специальным рассеивателем и создают поток воздуха, заставляющий их работать крыльями, как если бы они летели самостоятельно. "Полет" насекомых снимается в ускоренном режиме на две видеокамеры, а потом ученые в замедленном режиме наблюдают за их движениями.
Одновременно со специальных электродов, размещенных в мускулатуре насекомых, записываются электрические сигналы в мышцах. Все полученные данные впоследствии анализируются - ученые пытаются понять, как именно работает мускулатура насекомых в каждый момент полета. Впоследствии Вайхс и Рибак рассчитывают научиться отправлять модулированные электрические сигналы, аналогичные электрическим сигналам нервной системы насекомых, их мышцам, чтобы те двигались по заранее определенной программе.
"Мы получили своего рода карту, которая показывает, что сигнал A, посланный мышце B, заставляет насекомое повернуть вправо. Таким образом, я могу разработать программу из собственных сигналов управления насекомым. Я подаю сигнал C в мышцу В и оно поворачивает влево", - рассказал "Гаарецу" профессор Вайхс. "Важен не только дистанционный контроль над насекомым. Основная задача - заставить его полететь, сделать то, что оно и так умеет, и вмешиваться, только когда нам нужно", - добавил Рибак.
При этом израильские ученые уверены, что применение насекомых в качестве миниатюрных систем наблюдения имеет множество преимуществ перед созданием искусственных аппаратов подобного типа. Дело в том, что создание беспилотника размером с насекомое требует серьезных исследований и разработок. Так, для этого аппарата нужны миниатюрные камеры, источники питания, микроэлектроника, двигатели. В случае с насекомым все это уже существует и надо только научиться его использовать.
Например, всю энергию, необходимую для работы систем слежения и управления, можно будет получать прямо от организма насекомого. Такие исследования в настоящее время проводит Университет Мичигана. Там ученые сумели установить миниатюрный генератор на жука. Эта система позволяет преобразовывать кинетическую энергию крыльев насекомого в электрическую. Там же исследователи создали микроскопические топливные элементы и сумели вживить такую систему улитке.
Контроллер управления жуком-слоном. Фото с сайта physorg.com
Lenta.ru
По данным Техниона, Вайхс и Рибак также ведут исследования в рамках программы "Уроки, которым можно научиться у насекомых, чтобы создавать беспилотные летательные наноаппараты" (Lessons from insects for the design of Nano Unmanned Aerial Vehicles). Исследования проводятся на жуках голиафах и перокрылках. Как следует из описания программы, беспилотные наноаппараты будут использовать машущие крылья, чтобы иметь возможность вертикального взлета и посадки и полета в любом направлении.
Отвечая на вопрос корреспондента "Гаареца" о том, страдают ли насекомые от таких исследований, Вайхс заявил: "Я не знаю, и я не думаю, что кто-то с уверенностью может сказать, что знает. Мы не занимаемся хирургией. По сравнению с опытами на животных, это просто детские забавы". "Хельсинкские соглашения об экспериментах на животных не распространяются на насекомых, которые не считаются важными. К тому же, после имплантации электродов насекомые вряд ли испытывают какую-либо боль", - отметил Вайхс.
Пока израильские ученые бьются над системой дистанционного управления мухами и кузнечиками, некоторые научные лаборатории уже достигли определенных успехов. Так, в 2009 году Управление перспективных исследований и разработок Пентагона (DARPA) объявило, что ученым из университета в Беркли удалось управлять полетом жука-слона. В частности, в него вживили электроды, микробатареи и приемопередатчик. Видео контролируемого полета насекомого можно посмотреть здесь. Несмотря на то, что исследователи сумели добиться контролируемого полета насекомого, они не смогли увеличить его продолжительность.
Исследователи полагают, что дистанционно управляемые насекомые смогут успешно выполнять множество задач, в числе которых - незаметное слежение, разведка и поиск выживших под обвалами. Серьезным инструментом ведения войны насекомые вряд ли станут. Дело в том, что миниатюрный передатчик просто не сможет транслировать сигнал на сколько-нибудь существенное расстояние. Да и микроскопические электронные системы будет сложно защитить от воздействия средств радиоэлектронной борьбы.