Лудост: Хлебарки с водолазни костюми ще дирят хора при наводнения

Учени превръщат насекоми в киборги, за да се промъкват в недостъпни зони при бедствия, дори вече могат да поставят инжекции под командите на лекар

Свикнали сме да гледаме на хлебарките като на отвратителни същества, които са изключително трудни за унищожаване. Учени от Сингапур обаче са убедени, че при определени обстоятелства те биха били от голяма полза.

За целта те са  разработили отпечатани на 3D принтер водолазни костюми, които позволяват на насекомите да дишат под вода в продължение на до три часа. Това потенциално би им позволило да разузнават в райони на бедствия на Земята и дори да се впуснат в пътешествия в Космоса, се посочва в проучване, публикувано в списание Nature Communications.

“Нашият нов водолазен костюм за насекоми действа като бутилката с кислород, използвана от хората, които се гмуркат”, разкрива водещият автор професор Хиротака Сато от Училището по машинно и аерокосмическо инженерство към Нанянския технологичен университет (NTU) в Сингапур.

Сато и екипът му по-рано демонстрирали, че мадагаскарските съскащи хлебарки могат да бъдат управлявани дистанционно чрез поставяне на електроди в сетивните им органи, съобщава New Scientist. Степента на контрол е била толкова прецизна, че учените са успели да накарат рояци от тези “робо-хлебарки” да действат координирано, проправяйки пътя към крайната цел: създаването на органични спасителни “дронове”, способни да претърсват зони на бедствия за оцелели.

Единственият недостатък на тези кибернетично усъвършенствани насекоми обаче бил, че те не се справяли добре във вода, което затруднявало придвижването им в наводнени зони.

За да преодолеят това ограничение, учените снабдили насекомите киборги с

водоустойчиви костюми от смола, изработени чрез 3D принтиране

Те генерират кислород и го подават към дихателните отвори (стигми) на създанията, позволявайки им да функционират както във водна среда, така и на сушата. Изследователите заредили костюма със смес от водороден пероксид и манганов диоксид – комбинация, която при реакция отделя усвоим кислород.

Снабдени с водоустойчивия екзоскелет, хлебарките се представили отлично при изпитанията за спасителни операции в амфибийна среда, проведени в пластмасови тръби, симулиращи наводнени тунели и други зони с ниско съдържание на кислород.

Издръжливите насекоми можели да се придвижват под вода (на дълбочина близо 30 см) в продължение на 3 часа, без това да им навреди. Освен това развивали скорост до 78,4 милиметра в секунда – само с 10 мм по-малко от средната им скорост на суша.

Проф. Сато и екипът му с тяхната водолазна хлебарка. СНИМКА: РОЙТЕРС

С други думи,

хлебарките вече могат да оцелеят при подводна експедиция наред с ядрен апокалипсис

Сато смята водолазните костюми за важни, тъй като зоните на реални бедствия могат да бъдат трудни за преминаване след силен дъжд или наводнение, които блокират пътищата за достъп сред отломките, канализацията и тесните пролуки.

“Вярваме, че като разширим работните възможности на нашите насекоми киборги, така че да включват и движение под вода, можем да подпомогнем издирвателните и спасителните операции”, убеден е той.

А водата не е границата за тези дребни “нашественици в килера” според Сато, който в крайна сметка иска да ги изпрати там, където малко хлебарки са стъпвали преди.

“Крайната цел е тази технология да стигне до Космоса – надява се ученият. – Това е своеобразна стъпка – голяма стъпка – към създаването на скафандри за насекоми киборги. Например за изследване на повърхността на Марс.”

Екипът му сега планира да тества “екипировката” на хлебарките в различни сурови условия, за да види как се справят с вакуума на открития Космос.

Четете още
Австралийски учени превръщат гигантски хлебарки в парамедици
Сладко отмъщение: кръстете червей на бивше гадже и нахранете суриката Тимон
Мляко от хлебарки може да е новата суперхрана, но засега е само медийна сензация

Разбира се, това повдига въпроса защо изследователите просто не използват роботи. Според тях обаче

хлебарките са много по-ефективни от машините, тъй като могат да функционират дълго време без презареждане,

като сами си набавят енергия чрез търсене на храна в околната среда.

Освен това Сато вече е изпробвал тези насекоми в реални полеви условия. Насекомите киборги на екипа му са оказвали съдействие при издирвателни и спасителни операции като например “Операция Лъвско сърце” (Operation Lionheart) след земетресението с магнитуд 7,7, което опустоши Мианмар през пролетта на 2025 г.

Идеята новите технологии да бъдат обединявани с насекоми – издръжливи и съвсем малки по размер, за да бъдат използвани те като разузнавачи по време на природни бедствия, не е от вчера. Миналата година австралийски специалисти представиха своите бръмбари киборги, натоварени с подвижни високотехнологични ранички, за да бъдат използвани за откриване на жертви на природни бедствия.

“Тези бръмбари биха могли да се използват при издирвателни и спасителни операции, тъй като са способни да проникват в тесни пространства и пукнатини на срутени сгради, за да открива пострадали оцелели”, казва д-р Танг Во Доан, изследовател от Университета на Куинсланд в Австралия и ръководител на проучването. То е публикувано в изданието Advanced Science.

Революционният спасителен проект на екипа включва оборудването на бръмбари от семейство Tenebrionidae (чернотелки) с подвижни “раници”, които управляват антените и предните крила на насекомите чрез електроди. Те са ги нарекли “параборги” и са ги оборудвали дори с

миниатюрни ранички, от които могат да инжектират лекарства

“Бръмбарите притежават множество природни дадености, които ги превръщат в майстори на катеренето и маневрирането в тесни и сложни пространства – например сред гъсти купчини от отломки. Нашата разработка се възползва от тези способности и добавя възможност за програмируемо управление, което позволява прецизно насочване на движението, без това да съкращава живота на бръмбара”, допълва шефът на проекта.

Те се надяват, че насекомите могат да помогнат на пострадали при срутвания на сгради, като им осигурят базова медицинска помощ в тесни пространства, преди спасителите да стигнат до тях.

“Много хора вероятно няма да се зарадват да видят как гигантска хлебарка се втурва към тях, но ако са затрупани под отломки или блокирани в пещера и имат нужда от помощ, това може да се окаже разликата между живота и смъртта”, казва Хай Нан Ле – съавтор на изследването, публикувано в списание Advanced Science.

Във видеодемонстрация се вижда как миниатюрните спасители преодоляват трасе с препятствия, движейки се настрани и прехвърляйки стени като миниатюрни морски пехотинци. Изследователите са оборудвали гигантски ровещи хлебарки от Северен Куинсланд с раници, съдържащи цилиндри със спринцовки и камери. Това е

най-тежкият вид хлебарка в света, като някои екземпляри достигат до 8,5 см дължина

Изследването надгражда по-ранната работа на учените с насекомите киборги, която се е фокусирала единствено върху използването им за откриване на пострадали, а не за оказване на помощ.

Спасителните бръмбари са силни за размерите си и могат да се катерят, докато носят батерия, тежаща колкото самите тях. Екипът усъвършенства конструкцията, за да може малките разузнавачи да бъдат оборудвани с камери и захранваща система, които ще подобрят способността им да се придвижват сред отломки.

Имплантирани електроди позволяват на операторите дистанционно да стимулират нервната система на хлебарките и да ги насочват.

“Започваме с упояване на насекомото и обездвижването му, за да сме сигурни, че няма да усеща нищо по време на процедурата. След като имплантираме електрод, можем да подадем слаб електрически сигнал, който стимулира нервната система и позволява на насекомото да реагира на нашите команди“, обясняват учените.

Благодарение на своята маневреност, сетивни способности и сила бръмбарите биха могли да съкратят времето за откриване на оцелели при бедствия от дни на броени часове.

В експеримента са използвани две хлебарки. Едната е оборудвана с камера и служи за откриване, а втората носи лекарството, което може да бъде инжектирано от разстояние. При лабораторните тестове киборгите хлебарки достигнали определените контролни точки в 100% от случаите. При изпълнението на цялата задача, а именно достигане до целта и поставяне на инжекцията, успехът бил 72%. Когато насекомото се е намирало на разстояние до 15 см от целта, успеваемостта достигала 95%.

Точното позициониране обаче остава едно от основните предизвикателства. Насекомото трябва не само да открие правилното място, но и да остане достатъчно стабилно, за да бъде поставена инжекцията. Въпреки че те се управляват дистанционно, медицинските решения остават под човешки контрол.

Учените искат технологията да се използва в ситуации, при които всяка минута е от значение, например при тежки алергични реакции или ухапвания от змии. Вместо само на един киборг бъдещите спасителни операции могат да разчитат на цял рояк, в който отделните насекоми изпълняват различни задачи.

“В бъдеще искаме може би да изпращаме рояк от хлебарки навътре в срутена сграда. Нуждаем се от мрежа от много такива насекоми, за да можем възможно най-бързо да открием пострадалия”, коментират още учените.

Насекомо, оборудвано да поставя инжекции. СНИМКА:РОЙТЕРС

Засега обаче технологията е тествана единствено в контролирани лабораторни условия със силиконови мишени и свинска кожа. Преди да може да бъде използвана при реални спасителни операции, учените трябва да решат редица проблеми, сред които загубата на сигнал в срутени постройки, неравен терен и безопасността на самото инжектиране.

“Когато хора са затрупани под огромно количество отломки, е важно да можете да ги откриете възможно най-бързо и да започнете да планирате как да ги извадите”, обяснява Во Доан. Той се надява, че бръмбарите ще могат “лесно да се придвижват в хаотична среда, за да определят точното местоположение на човека, да дадат насоки относно евентуални наранявания и да предоставят на спасителите представа какво е необходимо за изваждането му”.

Изследователите се надяват да изпробват технологията в реална спасителна ситуация до 2030 г. Етичните правила за изследвания с насекоми все още не са стандартизирани, но според изследователите хлебарките са били отглеждани в “подходяща среда” и са били хранени със сухи листа и ябълки. А след премахването на закрепващите устройства насекомите продължават да живеят толкова дълго, колкото и останалите хлебарки.

Коментари

коментари