Грибница управляет роботом

В конструкциях биогибридных роботов инженеры используют биологические клетки и ткани, например мышечные для приводов конечностей. Правда, жизнь их обычно коротка. В отличие от животных и растений грибы более устойчивы к экстремальным условиям, да и культивировать их несложно. Подземная вегетативная часть гриба, мицелий, способна воспринимать химические и биологические сигналы, реагировать на прикосновения, свет, тепло, даже звуки.

Ученые под руководством профессора механической и аэрокосмической инженерии Корнельского университета Роберта Шепарда (Robert F. Shepherd) применили грибницу как простой и надежный компонент периферийного мозга биогибридных роботов. Мицелий, ощущающий окружающую среду, выдавал напряжение, похожее на потенциал действия нервных клеток мозга. Ритмичные всплески электрических сигналов живой грибницы позволили управлять двигателями колесного робота и приводами мягкого робота с пятью ногами.

Мицелий помещали в замкнутый объем внутри робота. Его естественная светочувствительность позволила ученым разработать интерфейс, который измеряет его электрофизиологические потенциалы и передает их в блок управления. Во время автономной работы роботов защищенный от вибраций и электромагнитных помех интерфейс также запоминал электрические параметры грибницы.

Исследователи провели три эксперимента. В первом роботы двигались под действием естественных сигналов мицелия. Затем ученые освещали мицелий ультрафиолетовым светом, что изменяло траектории роботов и скорость их перемещения. Этот эксперимент однозначно доказал способность грибницы реагировать на сигналы управления и окружающую среду. В третьем опыте исследователи дистанционно подавляли сигналы грибницы.

Профессор говорит, что мицелий в гибридных роботах позволит им чувствовать окружение и реагировать на него. Если сейчас в качестве входного сигнала ученые использовали свет, то в будущем им станут химические вещества. Так что роботы с мицелием смогут реагировать на окружающую среду гораздо успешнее, чем их неорганические собратья. В будущем они смогут определять ее состояние, например химический состав почв при выращивании сельскохозяйственных культур, и решать, когда добавить больше удобрений.

Роберт Шепард также считает свое исследование важным шагом на пути к использованию грибов в качестве передатчика команд, который наверняка повысит уровень автономности роботов. Статья об исследовании опубликована в журнале Science Robotics.