Kwallen omvormen tot biologische robots: van fictie naar realiteit

Biologische robots, gemodificeerd van levende wezens, waren ooit een bekend thema in sciencefictionfilms . Nu wordt wat alleen in de verbeelding leek, geleidelijk werkelijkheid dankzij de inspanningen van wetenschappers.

In het Dabiri Laboratory van het California Institute of Technology (VS) ontwikkelen wetenschappers een uniek type biologische robot: maankwallen die zijn getransformeerd tot robots.

Het doel van dit project is om de geheimen van de diepe oceaan te verkennen tegen aanzienlijk lagere kosten dan met traditionele robots voor zeebodemonderzoek.

Biến sứa thành robot sinh học: Từ viễn tưởng đến hiện thực - 1 — De maankwal is een veelvoorkomende kwallensoort die in de oceanen voorkomt (Foto: Dabiri Laboratory).

Op het eerste gezicht behouden deze robotkwallen het zachte, transparante en spookachtige uiterlijk van gewone kwallen, met hun klokvormige lichamen die zachtjes door het water bewegen. Bij nadere inspectie is echter de aanwezigheid van machines en draden in hun lichaam te herkennen.

Wetenschappers gaan sensoren in maankwallen implanteren, waardoor ze vrij in de diepzee kunnen duiken. Ze hopen dat deze kwallenrobots een revolutie teweeg zullen brengen in de manier waarop mensen de oceaan monitoren.

"We bevestigen gewoon sensoren aan kwallen en hebben weinig tot geen controle over waar ze naartoe gaan", aldus Noa Yoder, onderzoeker in Dabiri's laboratorium. "Deze apparaten zijn zeer goedkoop en gemakkelijk op te schalen naar hele kwallenkolonies."

Biến sứa thành robot sinh học: Từ viễn tưởng đến hiện thực - 2 — Wetenschappers hebben technologische hulpmiddelen in het lichaam van kwallen geïmplanteerd (foto: Dabiri Laboratory).

Waarom kwallen?

De reden waarom wetenschappers kwallen boven andere zeedieren hebben gekozen om tot robots te transformeren, is omdat kwallen geen centraal zenuwstelsel en geen pijnreceptoren hebben. Dit maakt ze ideale dieren voor pijnloze implantatie van apparaten.

Kwallen hebben bovendien het wonderbaarlijke vermogen om te regenereren: ze kunnen verloren lichaamsdelen opnieuw laten groeien, waardoor ze snel herstellen, al binnen 24 uur nadat het apparaat is verwijderd.

De apparatuur die aan de kwal is bevestigd, bestaat uit een controller, een gps-zender, een druksensor, een temperatuursensor en een SD-kaart voor het registreren van gegevens. Dit alles bevindt zich in een waterdichte, 3D-geprinte structuur die ongeveer half zo groot is als een dollarbiljet.

De controller bevestigt elektroden aan de kwal, waardoor de spieren van de kwal worden geactiveerd en samengetrokken. Zo kunnen de wetenschappers de kwal in de door hem gewenste richting laten bewegen.

Biến sứa thành robot sinh học: Từ viễn tưởng đến hiện thực - 3 — Kwallen veranderen in biologische robots nadat er elektronische apparaten aan hun lichaam zijn bevestigd (Foto: Dabiri Laboratory).

Uitdagingen en vooruitzichten

Het project kent echter nog enkele tekortkomingen die moeten worden verholpen. Momenteel kan de controller de kwallen alleen omhoog en omlaag laten zwemmen, en ontbreekt een mechanisme om de kwallen horizontaal te laten zwemmen. Wetenschappers zijn actief op zoek naar een oplossing voor dit probleem.

Een andere uitdaging is de weerstand van het pak tegen de druk van een kwal die naar grote diepte duikt. Kwallen kunnen zwemmen tot een diepte van 400 bar, vergelijkbaar met de druk van 15 Afrikaanse olifanten die op een mens drukken.

De huidige 3D-structuur van het apparaat is niet bestand tegen zulke grote druk en is gevoelig voor schade. Om dit probleem op te lossen, zijn wetenschappers van plan een apparaat te ontwikkelen dat is ondergebracht in een versterkte glazen bol, vergelijkbaar met het type glas dat wordt gebruikt in diepzeerobots en onderzeeërs.

Naast maankwallen experimenteren onderzoekers ook met het omvormen van veel andere kwallensoorten tot robots. Ze willen geschikte inheemse kwallensoorten vinden die op aparte plekken voor het project kunnen worden ingezet.

"We hebben altijd gezocht naar manieren om robots te creëren die de vaardigheden van wilde dieren nabootsen", aldus Noa Yoder. "Maar dit project gaat een stap verder en gebruikt het dier zelf om te transformeren tot een robot."

Reactie (0)