Палеобионика экзотических ископаемых

Эта новая область исследований рождается на наших глазах благодаря достижениям робототехники, вернее того ее раздела, который занимается мягкими роботами. Их обычно создают из эластичных материалов, управляемых гибкой электроникой. Такой робот может моделировать движение живых существ и даже помочь биологам понять их биомеханические возможности и движущие силы их эволюции. Здесь стоит вспомнить, что человечество существует всего 0,007% длительности истории Земли, а современный животный мир — это лишь малая часть существ, когда-то живших на планете.

Самую первую работу по палеобионике исследователи Университета Карнеги — Меллона в Пенсильвании выполнили под управлением профессора факультета механической инженерии Кармела Маджиди (Carmel Majidi) и в соавторстве с палеонтологами Испании и Польши. Ученые использовали древние останки, чтобы создать роботизированную реплику плевроциститида, палеозойского морского организма, жившего 450 млн лет назад.

Он принадлежал к эхинодермам, которые активно передвигались среди донных осадков в поисках пищи. Его дальние родственники — это морские звезды и ежи. Плевроциститид был одним из первых организмов, который перемещался благодаря мышечному жгуту, напоминающему гибкий хвост. Биологи называют его «мышечный стебль». Современных живых аналогов этого существа нет.

Инженеры построили робота ромбовидной формы и создали адаптивное компьютерное обеспечение, чтобы изучать механику передвижения древнего ископаемого. Робот построен из элементов, напечатанных на 3D-принтере. Продолговатые части его гибкого мышечного стебля состоят из полимеров. Движения жгута толкают робота вперед при передвижении по морскому дну. Исследователи выяснили, что для этого наиболее эффективны широкие волнообразные движения. Оказалось, что чем длиннее хвостовой жгут, тем быстрее перемещается робот при тех же затратах энергии.

Интересное исследование. С одной стороны, ученые создали ползающий робот, подсмотрев конструкцию у природы. А с другой стороны, использовали этот робот, чтобы разобраться, как этот механизм работает. На очереди — робот-звезда. Правда, Кармел Маджиди не уверен, действительно ли роботу, копирующему морскую звезду, потребуются для передвижения все пять конечностей или можно обойтись меньшим числом?

С помощью роботов инженеры команды также планируют моделировать организмы, которые первыми выбрались на сушу. Исследование опубликовано в журнале The Proceedings of the National Academy of Science.