Учёные успешно разработали систему управления живыми тараканами, превратив их в полноценных киберорганизмов. Эти насекомые теперь способны не только выполнять команды оператора, но и передвигаться под водой благодаря уникальным автономным «аквалангам». Результаты этой необычной научной работы были опубликованы в профильном издании Nature Communications.
Проект возглавил Хиротака Сато (Hirotaka Sato) из Наньянского технологического университета в Сингапуре. Основная концепция исследования заключается в создании биогибридных систем, где живой организм выступает в роли «шасси» для роботизированной платформы.
Выбор пал на мадагаскарских тараканов не случайно: они отличаются крупными размерами, высокой выносливостью и способны жить до пяти лет. Эти качества делают их идеальными кандидатами для работы в условиях, где использование обычных механизмов затруднено или вовсе невозможно.
Одной из главных проблем при создании таких киберорганизмов было то, что тараканы не приспособлены к длительному пребыванию под водой. Чтобы решить эту задачу, инженеры разработали специальные дыхательные модули, напечатанные на 3D-принтере. Эти устройства закрывают дыхальца — отверстия на теле насекомого, через которые происходит газообмен.
Вместо громоздких баллонов с сжатым газом разработчики использовали компактную систему химической генерации кислорода. Смесь перекиси водорода и диоксида марганца при контакте вступает в реакцию, выделяя чистый кислород, который по миниатюрным трубкам подается непосредственно в дыхательную систему насекомого. Конструкцию расположили максимально эргономично, задействовав область ног, чтобы не сковывать движения.
Также исследователи интегрировали управляющий микрочип и источник питания прямо в тело насекомого. От идеи внешних «рюкзаков» пришлось отказаться: тесты показали, что они значительно ухудшают подвижность, тогда как имплантируемая архитектура позволила сохранить естественную грацию движений.
В ходе испытаний модифицированные тараканы уверенно перемещались под водой на протяжении трех часов. При этом их скорость передвижения оставалась практически такой же, как на суше, а после завершения экспериментов состояние насекомых оставалось стабильным.
Ученые подчеркивают, что биогибридные роботы имеют массу преимуществ перед полностью механическими аналогами: они дешевле в производстве, потребляют минимум энергии и обладают высокой проходимостью. В перспективе такие системы могут стать незаменимыми помощниками при поисково-спасательных операциях в зонах природных и техногенных катастроф, а также использоваться для разведки в труднодоступных местах.
