Gián gắn chip, được điều khiển từ xa

Gián cyborg với mạch điều khiển từ xa và pin năng lượng Mặt Trời. Ảnh: Nature.

Trong bài báo đăng trên Nature, các nhà khoa học tại viện nghiên cứu Riken (Nhật Bản) đã biến một con gián Madagascar thành côn trùng lai máy (cyborg insect) bằng cách gắn mạch điện tử để điều khiển từ xa bằng Bluetooth, cung cấp năng lượng bằng pin lithium và pin Mặt Trời.

Cyborg là hệ thống sử dụng sinh vật sống làm nền tảng, được kết nối với mạch điện tử để điều khiển bởi con người. Nếu lấy côn trùng làm cyborg, chúng vừa được điều khiển như robot, vừa có khả năng di chuyển trong các môi trường phức tạp nhờ giác quan sinh học.

Theo Ars Technica, các nhà nghiên cứu đã chế tạo hộp nhựa chứa tất cả thiết bị điện tử gồm bảng mạch, dây kết nối và pin để gắn lên cơ thể dài 6 cm của con gián. Mỗi sợi dây được gắn với bộ điều khiển đến chân của côn trùng.

Khi muốn gián di chuyển, các nhà nghiên cứu sẽ gửi tín hiệu Bluetooth đến bảng mạch để truyền điện đến chân bằng dây dẫn. Dòng điện tạo cảm giác kích thích lên não, tận dụng phản xạ để gián di chuyển sang trái hoặc phải.

Các nhà nghiên cứu hy vọng có thể ứng dụng côn trùng cyborg cho hoạt động tìm kiếm và cứu nạn. Tuy nhiên trong trường hợp cần sử dụng cyborg trong thời gian dài, pin lithium sẽ không đủ năng lượng và nếu hết pin, côn trùng có thể bỏ chạy.

Để giải quyết vấn đề trên, các nhà nghiên cứu đã tích hợp pin Mặt Trời siêu mỏng lên bụng gián. Dù chỉ dày 0,004 mm, chúng có thể cung cấp năng lượng gấp 50 lần nguồn điện yêu cầu cho mạch điều khiển.

Trong giai đoạn đầu, tấm pin cản trở khả năng di chuyển của gián, khiến chúng đi chậm và không thể lấy lại thế cân bằng nếu lật ngửa.

Sau khi điều chỉnh vị trí và cách sắp xếp, các nhà nghiên cứu đã tích hợp thành công pin Mặt Trời với công suất 17,2 mW cho cyborg mà không ảnh hưởng khả năng di chuyển của gián.

Sơ đồ các bộ phận điện tử của gián cyborg. Ảnh: Nature.

"Để làm nhiệm vụ tìm kiếm, cứu nạn tại khu dân cư, côn trùng cyborg chứa mạch máy tính để điều khiển chuyển động, cảm biến tìm người và thiết bị liên lạc không dây. Chúng yêu cầu 10-100 mW tổng mức tiêu thụ điện. Do đó, thiết bị thu năng lượng gắn trên côn trùng rất quan trọng để tăng phạm vi hoạt động và chức năng", Kenjiro Fukuda, đồng tác giả bài nghiên cứu cho biết.

Theo Fukuda, một số nhà khoa học muốn tạo cyborg cho những côn trùng khác như bướm hay bọ cánh cứng. Tuy nhiên, đa số không thể gắn thiết bị thu năng lượng bởi chúng làm giảm khả năng di chuyển. Đó là lý do việc tích hợp thành công pin Mặt Trời lên gián cyborg là thành tựu nổi bật của nghiên cứu.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu muốn phát triển cyborg dựa trên những côn trùng khác, gồm các loài có thể bay.

So với robot mềm (robot dùng chất liệu dẻo để di chuyển và biến đổi linh hoạt), côn trùng cyborg có chi phí rẻ, tích hợp nhanh và tiêu tốn ít năng lượng hơn. Đặc điểm quan trọng là cyborg vẫn có thể tiếp nhận tín hiệu bằng giác quan sinh học để di chuyển, điều mà robot mềm chưa thể đạt được.