O echipă de cercetători de la Universitatea Cornell, care studiază dezvoltarea de roboți biohibrizi prin combinarea componentelor sintetice cu elemente biologice, în special fungi, a făcut o descoperire interesantă. Folosind structuri de ciuperci, precum pleurotus, acești roboți biohibrizi sunt controlați de semnalele transmise de rețelele de miceliu, o inovație ce ar putea schimba modul în care interacționăm cu mediul înconjurător prin tehnologie.
Adică, cercetătorii au creat roboți care se mișcă și reacționează ghidați de semnalele trimise de ciuperci, folosind firele lor invizibile numite miceliu, ca niște mesaje care controlează robotul.
Rețelele de miceliu sunt structuri formate din fire subțiri numite hife, care fac parte din ciuperci. Ele se întind în pământ sau pe alte suprafețe și funcționează ca un fel de „rețea subterană”, prin care ciupercile simt ce se întâmplă în jurul lor și fac schimb de nutrienți sau informații cu alte organisme, cum ar fi plantele. Miceliul poate ajuta ciupercile să găsească hrană, să comunice și să se conecteze cu mediul, fiind esențial pentru creșterea și supraviețuirea lor.
Ce sunt roboții biohibrizi și de ce ciuperci?
Biohibrizii sunt roboți care integrează elemente biologice, cum ar fi mușchi, bacterii sau plante, pentru a adăuga o capacitate superioară de adaptare la mediul real, față de roboții tradiționali pur tehnologici. Însă, în ciuda beneficiilor potențiale, componentele biologice prezintă dificultăți majore – mușchii sunt greu de menținut în viață, bacteriile au o durată de viață scurtă, iar plantele reacționează lent la stimuli.
Astfel, echipa de la Cornell a ales o altă cale: controlul roboților cu ajutorul ciupercilor. De ce ciuperci? Pe lângă faptul că sunt ușor de crescut și menținut, ciupercile pot trăi în medii extreme, inclusiv în condiții de contaminare nucleară. Rețeaua lor de miceliu reacționează rapid la modificările din mediu, cum ar fi lumina sau prezența substanțelor chimice, ceea ce le face ideale pentru a controla mișcările unui robot.
Interfața dintre tehnologie și biologie, cum controlezi roboți biohibrizi
Principala provocare a cercetătorilor a fost să creeze o interfață eficientă între rețeaua de miceliu și robotul sintetic. Până acum, studiile s-au concentrat pe observarea creșterii ciupercilor și a modului în care acestea interacționează cu mediul. Echipa de la Cornell a reușit să realizeze o conexiune directă între miceliu și un sistem electric, permițând ciupercilor să controleze mișcarea unui robot.
Pentru a realiza acest lucru, miceliul a fost crescut într-un cadru imprimat 3D până a ajuns să înglobeze electrozii, ceea ce a permis detectarea semnalelor electrice transmise de fungi. După 14 până la 33 de zile, semnalele generate de miceliu au fost înregistrate și analizate, eliminând zgomotele electrice și permițând interpretarea lor ca răspunsuri la stimuli externi, cum ar fi lumina UV.
Cercetătorii au testat această tehnologie instalând structurile de miceliu în doi roboți biohibrizi: unul cu mișcări asemănătoare unei stele de mare și un altul cu patru roți. Aceștia au demonstrat că ciupercile pot controla mișcările roboților, permițându-le să se deplaseze în funcție de intensitatea luminii UV.
Deși aceste rezultate ar putea părea la nivelul unui senzor de lumină obișnuit, ciupercile pot reacționa la mult mai multe tipuri de stimuli, în special la substanțe chimice. În acest domeniu, fungii depășesc cu mult capacitățile senzorilor sintetici actuali, făcându-le o soluție promițătoare pentru detecția chimicalelor în medii complexe.
Echipa de la Cornell vede în acest proiect un viitor în care ciupercile ar putea fi utilizate ca detectoare chimice biologice. Spre deosebire de sistemele sintetice, fungii pot amplifica semnalele chimice, reacționând chiar și la cantități minuscule de substanțe, cum ar fi aciditatea solului sau prezența unor compuși toxici precum cianura. Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii intenționează să înregistreze semnale electrice pe perioade lungi de timp și să folosească inteligența artificială pentru a interpreta „limbajul” fungilor.
Potrivit lui Robert F. Shepherd, profesor asociat la Universitatea Cornell și co-autor al studiului, înțelegerea acestui limbaj ar putea avea aplicații practice în agricultură. Un robot biohibrid ar putea monitoriza starea solului sau a culturilor, evitând fertilizarea excesivă sau detectând probleme de sănătate ale plantelor.
Problema e că ciupercile, fiind organisme vii, au o durată de viață limitată. Cu toate acestea, echipa de cercetare consideră că acest obstacol poate fi depășit prin injectarea de spori și nutrienți care să regenereze miceliul după moartea sa. Acest ciclu continuu de viață și moarte deschide perspective fascinante pentru o nouă generație de roboți biohibrizi, capabili să interacționeze cu mediul într-un mod mai organic și adaptabil decât orice tehnologie existentă.
De la Science-Fiction la știință
În serialul Star Trek: Discovery, nava USS Discovery folosește un spore hub drive, un tip de tehnologie care permite navei să se deplaseze instantaneu prin univers folosind rețeaua de miceliu, care este similară cu structurile fungice reale din natură. Această tehnologie este descrisă ca fiind capabilă să conecteze întreaga galaxie printr-o rețea fungică.
Ideea seamănă cu conceptul cercetătorilor de la Universitatea Cornell, care folosește ciuperci și rețele de miceliu pentru a controla roboți biohibrizi. Deși în realitate cercetătorii folosesc miceliul pentru a detecta și reacționa la stimuli, iar în Star Trek se folosește o rețea micotică pentru călătorii interstelare, există o paralelă interesantă între modul în care ambele tehnologii exploatează comportamentele și structurile fungice pentru a conecta și interacționa cu mediul din jur.
Practic, Star Trek folosește o idee similară, dar într-o formă mult mai avansată, în care miceliul este cheia teleportării navei prin întreg universul. În timp ce tehnologia biohibridă din studiul Cornell este concentrată pe controlul și adaptarea la mediu prin interacțiuni biologice reale, ambele idei au la bază conceptul rețelelor fungice, care sunt esențiale pentru conectivitate și reacție la stimuli.
