Эх, вот если бы эта слизь уселась на шестиногого робота верхом и поскакала, тогда б слов вообще не было. Но это возможно! В будущем. Пока же грибообразный организм управляет механическим насекомым удалённо. Робот ходит, руководствуясь страхами слизевика. Что, на самом деле, тоже впечатляет.
Вначале поприветствуем слизистый гриб, контролирующий передвижения машинки. Он относится к миксомицетам (Myxomyceta), виду Physarum polycephalum. Его ярко-жёлтое вегетативное тело (плазмодий) может достигать 1,5 метров в диаметре. Передвигаясь с помощью выростов протоплазмы, наш слизевик поглощает питательные вещества всей поверхностью тела. При этом он обитает в темноте, а света старательно избегает.
Последним фактом и воспользовались учёные — британец Клаус-Питер Зонер (Klaus-Peter Zauner) из университета Саутгемптона (University of Southampton) и двое его коллег-японцев: Соитиро Цуда (Soichiro Tsuda) и Юкио-Пегио Гундзи (Yukio-Pegio Gunji) из университета Кобе (Kobe University). Полный отчёт об их работе содержится в этом PDF-документе (1,16 мегабайта на 13 страницах).
Целью интеграции живого организма в электромеханическое устройство, по словам авторов проекта, является поиск более простых и надёжных способов управления роботами через адаптивное поведение.
(A) — пластмассовая форма, в которой выращивали плазмодий, накрыв его сверху плёнкой. (B) — самое начало роста плазмодиев. © — образование колонии спустя 5 часов и (D) 10 часов (изображения Klaus-Peter Zauner).
Другими словами, своей экспериментальной установкой исследователи хотели попытаться научить робота приспосабливаться к среде и реагировать на неё так, как это делают живые существа. Учёных сильно интригует та изощрённость, которую демонстрируют формы жизни, справляясь с трудностями и защищая себя.
«Компьютеры, которые у нас есть сегодня, очень хорошо выполняют те задачи, для которых мы их строили. Но в сложной или парадоксальной окружающей среде они терпят неудачу», — рассказал Зонер журналу New Scientist.
В общем, исследователи взяли 6 амёбоидных плазмодиев и поместили их в пластмассовую форму в виде шестиконечной звезды или снежинки. На иллюстрации выше вы видите, как разрастался плазмодий в этой форме.
Схема экспериментальной установки (изображение Klaus-Peter Zauner).
Над формой с организмом учёные установили проектор и CCD-камеру, подключенные к компьютеру. С PC же соединили и робота, оснащённого реагирующими на яркий свет 6 датчиками. Таким образом, цепь замкнулась.
Система в действии. В шкафчике светится жёлтым плазмодий, его изображение мы видим на мониторе (фото Klaus-Peter Zauner с сайта newscientist.com).
И получилось вот что. Когда датчики робота обнаруживали свет, данные об этом попадали в компьютер, а оттуда – проектору, который моделировал этот свет для слизевика – светил на один из шести концов формы-звезды.
Слизь, в свою очередь, старалась убежать от света, уходила с освещённого конца. И её движение, снятое камерой, в виде обработанного компьютером сигнала использовалось для управления сервомоторчиком одной из шести ног робота.
Тут следует добавить, что каждая нога робота имеет только одну степень свободы и качается перпендикулярно телу. Во время движения контакт одной ноги с землёй зависит от положения других ног.
В результате робот стал бояться света, точно так же, как его «водитель» слизевик, превратился в механическое воплощение живого организма. За ним можно гоняться с фонариком, благо, что двигаться, не опрокидываясь, он способен во всех направлениях.
Многоядерный одноклеточный организм Physarum polycephalum во всей красе. Масштабная линейка в правом углу — 10 мм (фото Klaus-Peter Zauner).
«Хотя наши эксперименты — это лишь первые шаги. На данном этапе многие вопросы остаются открытыми. Но мы надеемся, что биогибридная архитектура, представленная нами, послужит толчком для исследований в данном направлении, — пишет Зонер и его коллеги.
— На основании проведённых опытов мы можем заключить, что Physarum polycephalum отлично подходит для изучения архитектуры устройств на базе автономных компонентов».
Зонер полагает, что контроль посредством организма можно организовать непосредственно на самом роботе, отказавшись от удалённой модели. А если представить, что элементы этого механизма управления уменьшились до нанороботов и молекул? Как насчёт того, что биологические компоненты станут неотъемлемой частью автоматизированных устройств?
Вначале поприветствуем слизистый гриб, контролирующий передвижения машинки. Он относится к миксомицетам (Myxomyceta), виду Physarum polycephalum. Его ярко-жёлтое вегетативное тело (плазмодий) может достигать 1,5 метров в диаметре. Передвигаясь с помощью выростов протоплазмы, наш слизевик поглощает питательные вещества всей поверхностью тела. При этом он обитает в темноте, а света старательно избегает.
Последним фактом и воспользовались учёные — британец Клаус-Питер Зонер (Klaus-Peter Zauner) из университета Саутгемптона (University of Southampton) и двое его коллег-японцев: Соитиро Цуда (Soichiro Tsuda) и Юкио-Пегио Гундзи (Yukio-Pegio Gunji) из университета Кобе (Kobe University). Полный отчёт об их работе содержится в этом PDF-документе (1,16 мегабайта на 13 страницах).
Целью интеграции живого организма в электромеханическое устройство, по словам авторов проекта, является поиск более простых и надёжных способов управления роботами через адаптивное поведение.
(A) — пластмассовая форма, в которой выращивали плазмодий, накрыв его сверху плёнкой. (B) — самое начало роста плазмодиев. © — образование колонии спустя 5 часов и (D) 10 часов (изображения Klaus-Peter Zauner).
Другими словами, своей экспериментальной установкой исследователи хотели попытаться научить робота приспосабливаться к среде и реагировать на неё так, как это делают живые существа. Учёных сильно интригует та изощрённость, которую демонстрируют формы жизни, справляясь с трудностями и защищая себя.
«Компьютеры, которые у нас есть сегодня, очень хорошо выполняют те задачи, для которых мы их строили. Но в сложной или парадоксальной окружающей среде они терпят неудачу», — рассказал Зонер журналу New Scientist.
В общем, исследователи взяли 6 амёбоидных плазмодиев и поместили их в пластмассовую форму в виде шестиконечной звезды или снежинки. На иллюстрации выше вы видите, как разрастался плазмодий в этой форме.
Схема экспериментальной установки (изображение Klaus-Peter Zauner).
Над формой с организмом учёные установили проектор и CCD-камеру, подключенные к компьютеру. С PC же соединили и робота, оснащённого реагирующими на яркий свет 6 датчиками. Таким образом, цепь замкнулась.
Система в действии. В шкафчике светится жёлтым плазмодий, его изображение мы видим на мониторе (фото Klaus-Peter Zauner с сайта newscientist.com).
И получилось вот что. Когда датчики робота обнаруживали свет, данные об этом попадали в компьютер, а оттуда – проектору, который моделировал этот свет для слизевика – светил на один из шести концов формы-звезды.
Слизь, в свою очередь, старалась убежать от света, уходила с освещённого конца. И её движение, снятое камерой, в виде обработанного компьютером сигнала использовалось для управления сервомоторчиком одной из шести ног робота.
Тут следует добавить, что каждая нога робота имеет только одну степень свободы и качается перпендикулярно телу. Во время движения контакт одной ноги с землёй зависит от положения других ног.
В результате робот стал бояться света, точно так же, как его «водитель» слизевик, превратился в механическое воплощение живого организма. За ним можно гоняться с фонариком, благо, что двигаться, не опрокидываясь, он способен во всех направлениях.
Многоядерный одноклеточный организм Physarum polycephalum во всей красе. Масштабная линейка в правом углу — 10 мм (фото Klaus-Peter Zauner).
«Хотя наши эксперименты — это лишь первые шаги. На данном этапе многие вопросы остаются открытыми. Но мы надеемся, что биогибридная архитектура, представленная нами, послужит толчком для исследований в данном направлении, — пишет Зонер и его коллеги.
— На основании проведённых опытов мы можем заключить, что Physarum polycephalum отлично подходит для изучения архитектуры устройств на базе автономных компонентов».
Зонер полагает, что контроль посредством организма можно организовать непосредственно на самом роботе, отказавшись от удалённой модели. А если представить, что элементы этого механизма управления уменьшились до нанороботов и молекул? Как насчёт того, что биологические компоненты станут неотъемлемой частью автоматизированных устройств?