Исследователи из Университета Осаки разработали необычный подход к созданию насекомых-киборгов, который может изменить представление о будущем биогибридной робототехники. Вместо того чтобы безусловно управлять движением насекомого с помощью внешних сигналов, новая система сначала оценивает его внутреннее состояние, а уже затем принимает решение о необходимости вмешательства.
В основе проекта лежит идея, что живой организм нельзя рассматривать как обычную машину. Поведение насекомого зависит от множества факторов — уровня стресса, окружающей среды, наличия пищи и других условий. Поэтому инженеры решили научить систему учитывать эти параметры перед тем, как направлять движение своего биологического носителя.
Для испытаний были выбраны мадагаскарские шипящие тараканы. Каждое насекомое оснастили миниатюрным электронным модулем, который собирает данные о сердечном ритме, активности нервной системы и движениях тела. Дополнительно устройство может воздействовать на насекомое с помощью ультрафиолетового света и вибрации, мягко подталкивая его к нужному маршруту.
Собранные данные использовались для обучения алгоритмов машинного обучения. Исследователи моделировали различные ситуации, включая обычную активность, воздействие света, химических веществ, тепла и присутствие пищи. После обучения система смогла определять текущее состояние окружающей среды и реакцию насекомого с точностью до 93 процентов.
Ключевым отличием новой платформы стало то, что она не стремится постоянно контролировать насекомое. Если алгоритмы фиксируют признаки стресса или избегающее поведение, стимуляция автоматически прекращается. Если же таракан находится в спокойном состоянии или проявляет интерес к окружающей среде, система может использовать мягкие управляющие сигналы для корректировки его маршрута.
Разработчики назвали свою технологию Insect Synergy Control, или ISC — «схема синергии насекомых». По словам руководителя исследования Кейсуке Моришимы, современная биогибридная робототехника традиционно строится по принципу одностороннего управления, когда устройство просто отдает команды живому организму. Новый подход предполагает полноценную обратную связь, благодаря которой система способна адаптироваться к текущему состоянию насекомого.
Для проверки эффективности платформы ученые построили многокамерный лабиринт с различными условиями среды. Обычные тараканы, как правило, предпочитали оставаться рядом с источниками пищи и редко исследовали новые зоны. Оснащенные системой ISC насекомые-киборги продолжали перемещаться по всему лабиринту, сохраняя при этом естественные модели поведения.
Авторы исследования подчеркивают, что их цель заключается не в создании полностью управляемых живых машин. Напротив, технология ориентирована на поиск баланса между возможностями искусственного интеллекта и естественными реакциями организма. Такой подход позволяет минимизировать количество внешних воздействий и делает взаимодействие более естественным.
В будущем исследователи рассчитывают использовать подобные биогибридные системы для мониторинга окружающей среды, работы в труднодоступных местах и создания новых поколений автономных устройств, объединяющих преимущества живых организмов и современных технологий искусственного интеллекта.
Разработка демонстрирует, что следующее поколение насекомых-киборгов может стать не инструментом полного контроля, а примером сотрудничества между биологией и машинным интеллектом.
