Biohibridek régen és most
A biohibrid, vagyis élő és mesterséges elemekből álló lények kutatása nem újdonság. Már a 90-es években is kísérleteztek például csótányok antennaiba ültetett elektródákkal, hogy elektromos impulzusokkal vezéreljék mozgásukat – kereső- és mentőrobotként használták volna őket. A Texas A&M kutatói 2015-ben a csótányok ganglionjába (az elülső lábakat irányító idegcsomóba) ültetett elektródákkal már 60 százalékban képesek voltak irányítani az állatokat, hátizsák méretű vezérlőkkel és sokkszerű impulzusokkal.
2021-ben a szingapúri Nanyang Technológiai Egyetem csapata madagaszkári zümmögőcsótányokat alakított át: érzékszervi elektródákat csatlakoztattak apró számítógépekhez, ezekkel már szimulált katasztrófahelyzetben 94 százalékban tudták navigálni az állatokat.
Idén pedig japán tudósok kabócákat „zenélő gépekké” fejlesztettek: hím egyedek dobhártyájára helyezett elektródákkal pontos zenei hangokat tudtak megszólaltatni több mint három oktávon át, sőt, így akár vészjelzéseket is továbbíthatnak a jövőben.
Életre keltett cyborg medúzák
2020-ban Nicole Wu, a Coloradoi Egyetem mérnöke, első alkalommal alkalmazta ezt a technológiát holdmedúzán, Massachusetts partjainál. Az elképzelés hasonló a szívritmus-szabályzóhoz, csakhogy itt a pacemaker az úszóizmokat stimulálja, irányítva ezzel a medúza mozgását. Bár a holdmedúzáknak nincs agyuk vagy gerincük, egyszerű, átfedő ideghálózataik tökéletesen megfelelnek erre a célra.
Az sem elhanyagolható, hogy a holdmedúzák az egyik leghatékonyabban mozgó élőlénynek számítanak energiafelhasználás terén. Wu és csapata célja ezen úszási mechanizmus titkainak feltárása, hogy új, energiatakarékos víz alatti járműveket hozhassanak létre.
Látni a láthatatlant: víz alatti áramlatok feltárása
A fejlettebb MI-vezérelt medúzák fejlesztéséhez fel kell térképezni, hogyan mozgatják a vizet úszás közben. Erre részecskekövető képalkotás (PIV) módszert alkalmaznak: lézerrel világítanak meg apró lebegő részecskéket, hogy láthatóvá tegyék a víz áramlását. E célra hagyományosan üveggolyócskákat, polisztirolt, alumíniumpelyheket és speciális szintetikus anyagokat használtak, de ezek kifejezetten drágák (akár 73 000 Ft/kg), és egészségügyi, illetve környezeti kockázatokat is rejtenek: például a mikroszkopikus üvegrészecskék szem- és bőrirritációt okozhatnak, a polisztirol vagy alumínium sem biztonságos az élőlények számára.
Alternatívaként vizsgáltak természetes, olcsó (700 Ft/kg) és könnyen lebomló anyagokat, mint az élesztő, tej, mikroalga vagy burgonyakeményítő. Wu végül többféle keményítővel (kukorica-, nyílgyökér-keményítő), sütőporral és dióhéjporral végzett kísérleteket. Az úszó medúzákkal töltött víztartályban vizsgálták, mennyire követhető a részecskék mozgása méretük, sűrűségük és a lézerfény szóródási tulajdonságai alapján.
A tesztek alapján a kukorica- és nyílgyökér-keményítő bizonyult a legjobbnak, mivel egyenletes méretűek, megfelelően sűrűek, és jól láthatók a lézerfényben. Különösen a nyílgyökér-keményítő tűnt ki a lézerszórás terén, míg a kukoricakeményítő ott vált be, ahol nagyobb jelölőrészecskékre volt szükség. Mindkét anyag hasonlóan jól teljesített, mint a szintetikus anyagok, azonban kevesebb kockázatot és költséget jelentenek.
Következtetés: MI-vezérelt jövő az óceán mélyén
A fentiek alapján az MI-vezérelt cyborg medúzák, új, környezetbarát anyagokkal párosítva, forradalmasíthatják a mélytengeri kutatásokat, új lehetőségeket teremtve a tengeri élővilág változásainak feltérképezésében és bolygónk jobb megértésében.
