Išgyventi ir klestėti
„Planuojame paveikti visą ekosistemą sąveikaudami tik su vienu vabzdžiu – motinėle, – sako robotikos ir kompiuterių mokslininkas iš Daramo universiteto Jungtinėje Karalystėje dr. Farshadas Arvinas. – Jei sugebėsime tinkamu metu paskatinti tokią veiklą kaip kiaušinėlių dėjimas, tikimės, kad tai lems sveikesnius jauniklius ir aktyvesnes bei sveikesnes kolonijas. O tai savo ruožtu pagerins apdulkinimą“.
Kol tai vyksta virš paviršiaus, po žeme sunkiai dirba formą keičiantys robotinės šaknys, galinčios prisitaikyti prie tikrų augalų ir grybų bei su jais sąveikauti. Ten augalai ir jų grybai formuoja didžiulius tinklus.
Šios robotės bitės ir šaknys kuriami pagal du ES finansuojamus projektus. Pagal šias abi iniciatyvas tiriama, kaip dirbtinės ekosistemų išlaikymui svarbių gyvų organizmų versijos gali padėti tikriems organizmams ir jų aplinkai išgyventi bei klestėti, tuo pačiu užtikrinant gausų maisto kiekį žmonėms.
Tai galėtų būti itin svarbu planetos ateičiai ilguoju laikotarpiu – ypač turint galvoje tai, kad dėl tokių grėsmių kaip buveinių nykimo, taršos ir klimato kaitos šiuo metu sparčiai mažėja daugelio rūšių populiacijos.
Viena rūšių, kurioms kyla pavojus, yra bitės – tai kertiniai vabzdžiai apdulkinimo procese, padedantys apdulkinti 75 proc. pasėlių, visame pasaulyje auginamų žmonių maistui.
Pritaikyta motinėlei
F. Arvino vadovaujamame projekte „RoboRoyale“ siekiant puoselėti bičių motinėlės gerovę sujungiamos mikrorobotinės, biologinės ir mašininio mokymosi technologijos. Projektas finansuojamas pagal Europos inovacijų tarybos programą „Pathfinder“.
Pasak F. Arvino, „RoboRoyale“ išsiskiria tuo, kad visas projekto dėmesys skiriamas motinėlei, o ne visai kolonijai. Anot jo, siekiama pademonstruoti, kaip vieno esminio organizmo palaikymas gali stimuliuoti visą aplinką, galimai paveikiant šimtus milijonų organizmų.
Ši daugiarobotė sistema, kurią komanda tikisi pradėti testuoti artimiausiais mėnesiais, ilgainiui išmoks prižiūrėti motinėlę taip, kad ji optimaliai dėtų kiaušinėlius ir gamintų feromonus – cheminius kvapus, turinčius įtakos avilio elgsenai.
Sistema diegiama dirbtiniuose per stiklą stebimuose aviliuose Austrijoje ir Turkijoje, kur bitės replikantės skirtos pakeisti vadinamąsias avilio bites, kurios paprastai sąveikauja su motinėle.
Maistas jaunikliams
Vienas iš bitėms robotėms keliamų galimų tikslų – stimuliuoti kiaušinėlių dėjimo procesą aprūpinant motinėlę specialiu baltymų turinčiu maistu tinkamu laiku, kad tai paskatintų šį procesą. Numatoma nauda yra ta, kad dėl to padaugės bičių ir jų skrydžių, kas savo ruožtu lems geresnį aplinkinės ekosistemos apdulkinimą, kas bus naudinga augalų augimui ir gyvūnams.
Sistema leidžia stebimame avilyje valdyti nuo šešių iki aštuonių bičių robočių (kai kurios iš jų turi mikrokameras), pasitelkiant su jomis iš išorės susietą valdymo priemonę. Galutinis tikslas – pasiekti, kad bitės robotės būtų visiškai autonomiškos.
Prieš tai „RoboRoyale“ komanda keliuose aviliuose stebėjo bites motinėles naudodama didelės skiriamosios gebos kameras ir vaizdų analizės programinę įrangą – kad gautų daugiau informacijos apie jų elgesį. Komanda avilyje užfiksavo daugiau nei 150 milijonų pavyzdžių su motinėlių trajektorijomis ir išsamiai nufilmavo jų socialinę sąveiką su kitomis bitėmis. Dabar mokslininkai analizuoja duomenis. Išbandę visą robotų sistemą, „RoboRoyale“ mokslininkai tikisi, kad ji padės suvokti biohibridinių technologijų potencialą ne tik bičių, bet ir kitų organizmų pasaulyje.
„Tai gali lemti naujo tipo tvarias technologijas, kurios teigiamai veikia aplinkines ekosistemas“, teigia F. Arvinas.
Augalų saitynas
Kitame projekte „I-Wood“ tyrinėjamas visai kito tipo socialinis tinklas – toks, kuris yra po žeme.
Italijos technologijų instituto (IIT) Genujoje mokslininkai tiria tai, ką vadina augalų saitynu (angl. Wood Wide Web). Jį sudaro augalų šaknys, sujungtos viena su kita per simbiotinį grybų tinklą, suteikiantį joms maistinių medžiagų ir padedantį dalytis ištekliais bei bendrauti.
Siekiant geriau suprasti šiuos tinklus ir rasti būdų, kaip paskatinti jų augimą, „I-Wood“ kuria minkštas, formą keičiančias robotines šaknis, galinčias prisitaikyti prie tikrų augalų ir grybų bei su jais sąveikauti. Robotinės šaknies galiuke naudojamas miniatiūrinis 3D spausdintuvas, kuris leidžia šakniai augti ir šakotis sluoksnis po sluoksnio, reaguojant į tokius aplinkos veiksnius kaip temperatūrą, drėgmę ir pasiekiamqs maistines medžiagas.
„Šios technologijos padės padidinti žinias apie simbiontų ir šeimininkų santykius“, – sako šiam projektui vadovaujanti IIT robotikos specialistė dr. Barbara Mazzolai.
B. Mazzolai komanda turi šiltnamį, kuriame augina grybais inokuliuotus ryžių augalus. Kol kas mokslininkai atskirai tyrė šaknų ir grybų augimą. Netrukus jie ketina sujungti savo išvadas, kad išsiaiškintų, kaip, kada ir kur vyksta jų tarpusavio sąveika, ir su kokiomis molekulėmis ji susijusi.
Vėliau šie rezultatai gali būti panaudoti „I-Wood“ robotuose siekiant užtikrinti kuo efektyvesnę natūralią grybų ir šaknų simbiozę. Komanda tikisi šiltnamyje pradėti eksperimentuoti su robotais dar iki šių metų pabaigos.
Pasak B. Mazzolai, robotines šaknis galima užprogramuoti taip, kad jos savarankiškai judėtų padedant jų galiukuose esantiems jutikliams. Kaip ir tikrosios šaknys ar po žeme judantys sliekai, jos taip pat ieškos vietų, per kurias lengviau judėti dėl minkštesnio ar mažiau sutankinto dirvožemio.
Įsišakniję iššūkiai
Tačiau derinant robotiką su gamta kyla ir iššūkių. Pavyzdžiui, bitės yra jautrios svetimiems objektams savo avilyje ir gali juos pašalinti arba padengti vašku. Dėl to sudėtinga naudoti tokius elementus kaip stebėjimo žymes. Tačiau, pasak F. Arvino, bitės tapo svetingesnės tada, kai komanda patobulino tokius žymių elementus kaip dangą, medžiagas ir kvapą.
Nepaisant šių iššūkių, F. Arvinas ir B. Mazzolai mano, kad robotika ir dirbtinis intelektas ilguoju laikotarpiu gali atlikti svarbų vaidmenį palaikant ekosistemas ir aplinką. B. Mazzolai įsitikinimu, šių technologijų patrauklumas slypi jų potenciale pasiūlyti gilesnę mažai suprantamų sąveikų tarp augalų, gyvūnų ir aplinkos analizę.
Pavyzdžiui, manoma, kad požeminis augalų šaknų ir grybų tinklas yra labai svarbus sveikoms ekosistemoms palaikyti ir visuotiniam atšilimui apriboti sugaunant anglies dvideginį, todėl projekto robotai šaknys gali padėti geriau suprasti, kaip galime apsaugoti ir palaikyti šiuos gamtinius procesus.
„Biomimikrija robotikos ir technologijų srityje atliks esminį vaidmenį gelbėjant mūsų planetą“ – teikia B. Mazzolai.
Šiame straipsnyje minėti tyrimai buvo finansuoti ES lėšomis. Straipsnis buvo publikuotas ES mokslinių tyrimų ir inovacijų žurnale „Horizon“.
