Океаны Земли, как и космос, являются практически неисследованной границей. Относительно немногие люди исследовали эти места, используя специализированное оборудование для жизнеобеспечения. Однако, в отличие от космоса, в океанах есть и другие существа, которые могут их исследовать: медузы. Они могут отправиться в подводные места, куда люди никогда не смогут попасть. Это делает их интересными кандидатами для автономного исследования океана.
Ян Дабири, исследователь из Калифорнийского технологического института, модифицирует этих существ для создания биогибридных роботизированных медуз. Эти желе-киборги делают то, что делали с незапамятных времен: плавают, едят, жалят и размножаются. Но с некоторыми улучшениями, в том числе с небольшим электронным блоком и шапкой-протезом, эти маленькие ребята теперь обладают улучшенными способностями к плаванию. Идея состоит в том, чтобы использовать медуз-киборгов в качестве роботов для сбора данных. Они будут плавать в океане, чтобы собрать информацию о температуре, уровне кислорода и солености. Изменение климата влияет на все эти факторы. Это важно, поскольку мы стремимся понять, как накопление углекислого газа может повлиять на океаны.
«Хорошо известно, что океан имеет решающее значение для определения нашего настоящего и будущего климата на суше, и тем не менее, мы до сих пор знаем на удивление мало об океане, особенно вдали от поверхности», — сказал Дабири. «Наша цель — наконец сдвинуть эту иглу с места, применив нетрадиционный подход, вдохновленный одним из немногих животных, которые уже успешно исследуют весь океан».
Использование медуз для сбора научных данных может показаться немного странным, но это не новая идея. Эти существа вдохновили Дабири попытаться создать механического робота, который плавал бы как робот. Идея, вроде, сработала. Но робот никогда не плавал так же хорошо, как настоящий. Итак, в конце концов Дабири решил, по сути, набрать живых для дальнейших экспериментов.
Дабири и его коллеги впервые имплантировали медузам электронные кардиостимуляторы, чтобы контролировать скорость их плавания. Когда это сработало, к желе добавили еще одну часть, названную носовой частью. Он выглядит как маленькая шляпка, которая сидит на теле желе. Команде пришлось проделать некоторую работу, чтобы адаптировать его. В конце концов они придумали модель, которая работает с датчиками и другой электроникой.
«Подобно заостренному концу стрелы, мы разработали напечатанную на 3D-принтере переднюю часть корпуса, чтобы упростить раструб робота-медузы, уменьшить сопротивление и улучшить плавательные качества», — сказал член команды Саймон Анущик. «В то же время мы экспериментировали с 3D-печатью, пока не смогли тщательно сбалансировать плавучесть и удерживать медузу в вертикальном положении».
После долгих экспериментов команда была готова проверить своих партнеров-киборгов. Для испытаний в Калифорнийском технологическом институте построили трехэтажный аквариум. Почему такой большой? «В океане путешествие медузы туда и обратно от поверхности до нескольких тысяч метров займет несколько дней, поэтому мы хотели разработать установку для изучения этого процесса в лаборатории», — сказал Дабири. «Наш вертикальный резервуар позволяет животным плыть против текущего вертикального течения, как беговая дорожка для пловцов. Мы ожидаем, что уникальный масштаб объекта — возможно, первой в своем роде вертикальной водной беговой дорожки — будет полезен для решения множества других фундаментальных и прикладных исследовательских вопросов».
Результаты интересны. Тестирование показало, что медуза-киборг, несущая приборную полезную нагрузку, плавает до 4,5 раз быстрее, чем «голая». И это выносливые существа, которые, кажется, совсем не против работы. «Медузы — первые исследователи океана, они достигают самых глубоких уголков и одинаково хорошо живут в тропических и полярных водах», — говорит Дабири. «Поскольку у них нет мозга или способности чувствовать боль, мы смогли сотрудничать со специалистами по биоэтике для разработки этого биогибридного роботизированного приложения с соблюдением этических принципов».
Стоимость медузы-киборга довольно низкая по сравнению с очень дорогими океанскими инструментами. По словам Дабири, общие расходы составляют около 20 долларов за медузу. Исследовательское судно с аналогичными возможностями может стоить более 50 000 долларов. Конечно, медузу тестировали только на относительно мелкой территории. Чтобы желе можно было отправить на большую глубину, необходимо проделать дополнительную работу над их инструментами. «Нам все еще необходимо спроектировать комплект датчиков, способный выдерживать такое же разрушающее давление, но это устройство меньше мяча для софтбола, поэтому его гораздо проще спроектировать, чем полноценный подводный аппарат, работающий на таких глубинах», — сказал Дабири. «Я очень рад видеть, чему мы можем научиться, просто впервые наблюдая за этими частями океана».
Работа Дабири не охватывает каких-либо космических применений. Однако чтение об этих киборгах наводит на мысли об использовании аналогичных технологий в других мирах. На самом деле мы не можем отправить медуз-киборгов на Европу. Но, возможно, конструкторы инструментов смогут воспользоваться их расширенными способностями и создать продвинутых пловцов, которые смогут плавать в соленых океанах этой далекой луны. Кто знает, что они могут найти — и все благодаря некоторым партнерам по исследованию медуз прямо здесь, на Земле.
