Из царства грибов в мир технологий: вешенки управляют роботами

Исследователи из Корнельского университета разработали необычных кибернетических существ на основе грибного мицелия. Под руководством Роберта Шепарда, инженера-механика и аэрокосмического специалиста, команда успешно объединила живую грибницу с синтетическими компонентами.

Уникальные гибриды способны двигаться, реагируя на биоэлектрические сигналы грибницы. Один из созданных роботов обладает способностью ходить, а другой - перемещаться на колесах.

Ученые проводили эксперименты с королевскими вешенками, которые культивировали самостоятельно. Изначально они пытались использовать плодовые тела - те части, которые мы видим над поверхностью почвы. Однако быстро выяснилось, что эти структуры слишком стремительно разлагаются. Поэтому исследователи обратили внимание на мицелий - корнеподобную структуру гриба, состоящую из массы разветвленных нитей.

Грибница обладает рядом уникальных свойств, которые делают ее идеальным кандидатом для создания биогибридных роботов. Она способна воспринимать окружающую среду, осуществлять коммуникацию на больших расстояниях и транспортировать питательные вещества. Кроме того, мицелий от природы чувствителен к свету, что исследователи использовали для управления движением механизма.

Команда разработала специальный электрический интерфейс, который считывает активность грибницы и преобразовывает ее в команды. Интересно, что при воздействии ультрафиолетового света биомеханические существа стремились уйти от источника излучения, то есть избегали раздражителей.

По сравнению с животными клетками, грибы имеют ряд преимуществ для робототехники. Их легко культивировать в больших количествах, и они достаточно неприхотливы в содержании. Шепард отмечает, что грибные компоненты роботов могут функционировать около месяца, прежде чем начнут разлагаться. Некоторые виды грибов способны выживать в экстремальных условиях, таких как полярные регионы, зоны радиоактивного загрязнения, а также в сильнокислых и соленых средах. Это делает их перспективными кандидатами для создания механизмов, предназначенных для работы в опасных условиях.

Работа с живыми тканями привносит в робототехнику своеобразный экзистенциальный аспект. Шепард подчеркивает, что, несмотря на свою долговечность, биологические компоненты со временем начинают отмирать. Это ставит перед учеными, работающими с биогибридными системами, новую задачу: как учитывать жизненный цикл таких устройств? Ведь со временем биологические компоненты стареют, а их сигналы становятся слабее.

Роберт Кацшманн, робототехник из Лаборатории мягкой робототехники ETH Zürich в Швейцарии, считает идею использования грибницы для управления роботами инновационной, хотя и отмечает, что она сопряжена с определенными трудностями. Он выражает сомнения относительно возможности применения мицелия для более сложных задач в этой области, но подчеркивает, что его чувствительность к внешним стимулам может сделать грибницу очень полезной в качестве сенсоров или структурных материалов.

Шепард видит два основных направления применения этой технологии. Первое - использование мицелия для создания своеобразной циркуляторной системы внутри роботов, которая могла бы передавать энергию от одного компонента к другому, подобно венозной сети в живом организме. Второе направление связано с применением этих биомеханических существ в реальном мире. Благодаря способности грибницы улавливать химические и биологические сигналы окружающей среды, такие роботы могли бы измерять свойства почвы, помогая фермерам определять оптимальное количество фосфора, удобрений или пестицидов для управления посевами.

Работа с грибами натолкнула Шепарда на размышления о сложных взаимосвязях в природе. Он провел параллель между своими исследованиями и обширной сетью грибных нитей, скрытых под землей. "Я начинаю видеть, насколько все в мире взаимосвязано — от простейших организмов до сложных машин. Даже роботы теперь становятся частью этой большой экосистемы", — делится своими мыслями ученый.