Канадские ученые разработали метод превращения нематоды Caenorhabditis elegans в управляемого мягкого робота. Они парализовали червя, чтобы лишить его возможности управлять своими мышцами, и оптогенетически модифицировали его клетки, благодаря чему исследователи смогли самостоятельно активировать группы мышц червя, облучая их лазером. В качестве демонстрации они показали, как управляемый лазером червь прополз сквозь лабиринт и добрался в определенную точку.

Статья опубликована в Science Robotics.

Миниатюризация роботов — сложный процесс, который пока идет медленно из-за нескольких трудностей. Во-первых, если речь идет о роботах размером с насекомых и меньше, их разработчикам зачастую попросту негде брать настолько мелкие актуаторы, аккумуляторы и другие элементы. Во-вторых, при масштабировании роботов действующие на них силы масштабируются по-разному, что вынуждает учитывать это при разработке.

Инженеры решают эти трудности двумя путями: одни непосредственно работают над созданием микророботов и их компонентов, а вторые предлагают брать за основу небольшие живые организмы, приспособленные к своей среде в результате эволюции, и оснащать их электронными компонентами.

Самый популярный модельный организм для превращения в киборга — это таракан. В большинстве случаев тараканами управляют косвенно, стимулируя электрическими органами усы или церки, что заставляет животное считать, будто оно столкнулось с препятствием, и поворачивать в соответствующую сторону. Благодаря простоте управления исследования в этой области доступны почти любым группам исследователей, и даже продаются готовые устройства для управления.

Но вместе с этим при таком подходе управление имеет низкую точность и насекомое проводит существенную часть времени на неоптимальной траектории. Более точное управление требует наличия множества электродов для разных мышц тела, а также подавления собственных двигательных импульсов животного.

Ученые из Университета Торонто под руководством Синьюя Лю (Xinyu Liu) научились полностью захватывать контроль над нематодами вида Caenorhabditis elegans, точечно активировать конкретные области мышц и благодаря этому управлять движением таких червей в реальном времени.