Rise of the Shroom Bots: Τα ρομπότ που λειτουργούν με μύκητες είναι εδώ

Η ανάγκη για ευγενικά ρομπότ

Όταν φτιάχνετε ρομποτικά συστήματα από ελεγχόμενα περιβάλλοντα, όπως τα εργοστασιακά δάπεδα, πρέπει να έχουν μια «απαλή» πινελιά, με ακριβή έλεγχο της κίνησής τους.

Αυτό απαιτεί πολύ ευαίσθητους αισθητήρες, ειδικά αισθητήρες αφής. Αυτό είναι κάτι που απαιτεί συχνά πολύ περίπλοκες και εύθραυστες ηλεκτρονικές συσκευές, κάτι δύσκολο να διατηρηθεί αξιόπιστο για χρόνια χρήσης σε δύσκολα περιβάλλοντα. Επίσης συχνά χρησιμοποιεί σπάνια ή ρυπογόνα μέταλλα όπως σπάνιες γαίες, αυξάνοντας το κόστος τέτοιων ρομπότ.

Ταυτόχρονα, αυτό είναι κάτι που τα βιολογικά συστήματα κάνουν συνεχώς ενώ χρησιμοποιούν μόνο βασικά συστατικά όπως σάκχαρα και πρωτεΐνες.

Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει μια αυξανόμενη τάση για αναδρομή στη βιολογία για τη βελτίωση των ρομπότ. Κάποια από αυτά περιλαμβάνει την αναπαραγωγή μεταλλικών και πλαστικών σχεδίων από τη ζωή, μια μέθοδο που ονομάζεται βιομιμητισμός. Το εξερευνήσαμε αυτό σε άρθρα όπως "Πώς η ρομποτική μπορεί να πάρει ένα σύνθημα από τη φύση. "

Μια άλλη τάση είναι η μαλακή ρομποτική, με ενεργοποιητές, κινούμενα μέρη και εξαρτήματα επαφής κατασκευασμένα από εύκαμπτα υλικά, μερικές φορές τυπωμένα 3D, όπως περιγράψαμε στο "Soft-Robotics για να επωφεληθείτε από το Foam Fluidics, ""Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real"Και"Οι κάψουλες Magnetic Gel θα μπορούσαν να προωθήσουν τόσο τη ρομποτική όσο και την ιατρική. "

Τι γίνεται όμως αν αντί να αναπαράγουμε βιολογικές ικανότητες με τεχνητό υλικό, χρησιμοποιούμε πραγματικούς βιολογικούς ιστούς και τους ενσωματώνουμε στα ρομποτικά συστήματα;

Αυτό πέτυχαν οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Cornell (ΗΠΑ) και του Πανεπιστημίου της Φλωρεντίας (Ιταλία). Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Science Robotics, υπό τον τίτλο «Αισθητηριοκινητικός έλεγχος ρομπότ με τη μεσολάβηση ηλεκτροφυσιολογικών μετρήσεων μυκηλίων μυκήτων», περιγράφουν πώς χρησιμοποίησαν μύκητες για να δημιουργήσουν ρομποτικούς αισθητήρες βασισμένους στη βιολογία.

Μύκητες Βιοηλεκτρικά Σήματα

Αυτό μπορεί να αποτελεί έκπληξη για πολλούς, αλλά οι μύκητες είναι στην πραγματικότητα εξαιρετικά πολύπλοκοι οργανισμοί. Το μυκήλιό τους (τα αόρατα μικροσκοπικά νημάτια μέρος του μύκητα) μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικά σήματα και να τα δημιουργεί ως απόκριση σε ερεθίσματα.

Για παράδειγμα, το φως μπορεί να προκαλέσει τέτοια ηλεκτρική εκκένωση στο μυκήλιο και τα χημικά σήματα μπορούν επίσης να το κάνουν. Έτσι, είναι καλός υποψήφιος για τη δημιουργία βιοαισθητήρων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τεχνητές μηχανές όπως τα ρομπότ.

Κρατώντας ένα Biorobot ζωντανό

Προηγούμενη έρευνα είχε ήδη προσπαθήσει να ενσωματωθεί σε ρομπότ χρησιμοποιώντας βιολογικούς ιστούς, όπως για παράδειγμα μύες που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο (βλ.Οι ενεργοποιητές με βάση τους μυς θα μπορούσαν να μεγιστοποιήσουν το δυναμικό των ρομποτικών λύσεων").

Αυτό, ωστόσο, είναι λίγο δύσκολο στην πράξη, καθώς οι περισσότεροι ιστοί είναι δύσκολο να διατηρηθούν ζωντανοί σε ένα πλαίσιο ρομπότ. Χρειάζονται τη σωστή θερμοκρασία, υγρασία και παροχή θρεπτικών ουσιών και μπορεί να είναι ευάλωτα σε μολύνσεις/λοιμώξεις, όλα τα ζητήματα που δεν υπάρχουν στα «κανονικά» ρομπότ.

Και αν οι μυϊκοί ιστοί γίνουν ανθυγιεινοί για οποιονδήποτε από αυτούς τους λόγους, το ρομπότ θα χάσει γρήγορα λειτουργίες.

Αντίθετα, τα μυκήλια είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά, αφού έχουν εξελιχθεί για να είναι μόνα τους σε εξωτερικούς χώρους και να ανταγωνίζονται άλλα μανιτάρια, μούχλα, βακτήρια και ιούς χωρίς πρόσθετη προστασία (σε αντίθεση με τους μυϊκούς ιστούς, που βασίζονται στον υπόλοιπο οργανισμό όπως ανοσοποιητικό σύστημα για προστασία).

Το μυκήλιο είναι επίσης ιδιαίτερα ικανό στην αντίληψη του εξωτερικού του περιβάλλοντος μέσω του φωτός, της πίεσης/αφής και της χημικής αίσθησης.

Σε συνδυασμό με την τάση του να δημιουργεί βιοηλεκτρικά σήματα ως απόκριση σε ερεθίσματα, δημιουργεί τέλειους βιοαισθητήρες των οποίων τα σήματα μπορούν να διαβαστούν και να «αποκωδικοποιηθούν» από ένα ηλεκτρονικό τσιπ, ενώ είναι αρκετά σκληρό για να επιβιώσει σε ένα ρομπότ.

Πώς λειτουργούν τα ρομπότ μυκήτων

Αυτό που έκαναν οι ερευνητές ήταν να αναπτύξουν τα μυκήλια μέσα στο ηλεκτρονικό του ρομπότ. Και μετά εκπαιδεύστε τον αλγόριθμο του ρομπότ να ερμηνεύει σωστά το σήμα από τα μυκήλια ως απόκριση σε ερεθίσματα.

Το σύστημα που δημιουργήθηκε από τους ερευνητές μπορεί να αποκλείσει τους κραδασμούς και τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές που θα μπορούσαν να θολώσουν το σήμα του μυκηλίου.

Αυτό ήταν ένα νέο βήμα στην κατασκευή βιορομπότ και σημαντικό, καθώς επιτρέπει σταθερές, μακροπρόθεσμες ηλεκτροφυσιολογικές εγγραφές κατά τη διάρκεια μη προσδεδεμένων, φορητών λειτουργιών.

Αυτό δημιουργεί μια βιοϋβριδική μηχανή, ικανή να αντιδρά σε φωτεινά σήματα. Στο μέλλον, σχεδιάζουν να το έχουν επίσης αντιδραστικό σε χημικά σήματα.

Αυτό δημιουργεί ενδιαφέρουσες δυνατότητες όπως για παράδειγμα ένα ρομπότ που θα μπορούσε να αντιληφθεί τη χημεία του εδάφους σε καλλιέργειες σειρών και να αποφασίσει εάν και πόσο λίπασμα χρειάζεται. Σε αυτό το παράδειγμα, αυτό θα έφερνε ένα βήμα παραπέρα την πρόοδο της ρομποτικής στη γεωργία, όπως συζητήσαμε στο "Οι επενδυτές πρέπει να λάβουν υπόψη: Η ρομποτική αναλαμβάνει τη γεωργία".

Ομοίως, θα μπορούσαμε να έχουμε το μυκήλιο να ανιχνεύει παθογόνα.

Ένα διεπιστημονικό πεδίο

Καθώς είναι ένα νέο πεδίο επιστήμης, χωρίς πολύ τυποποιημένες διαδικασίες ή προϊόντα, αυτός ο τύπος ρομπότ μπορεί να είναι λίγο πιο περίπλοκος στην ανάπτυξη από τα παραδοσιακά.

«Πρέπει να έχεις ένα υπόβαθρο στη μηχανολογία, την ηλεκτρονική, κάποια μυκητολογία, κάποια νευροβιολογία, κάποιο είδος επεξεργασίας σήματος. Όλα αυτά τα πεδία ενώνονται για να χτίσουν αυτό το είδος συστήματος».

Anand Mishra – επιστημονικός συνεργάτης στο Εργαστήριο Οργανικής Ρομποτικής με επικεφαλής τον Ρομπ Σέπερντ.

Σε αυτή την έρευνα, ο Anan Mishra συνεργάστηκε με Μπρους Τζόνσον, ανώτερος ερευνητικός συνεργάτης στη νευροβιολογία και τη συμπεριφορά, σχετικά με τον τρόπο καταγραφής του ηλεκτρικού σήματος της μεμβράνης των μυκηλίων. Και με Kathie Hodge, αναπληρωτής καθηγητής βιολογίας φυτών-μικροβίων, σχετικά με τον τρόπο καλλιέργειας καθαρών καλλιεργειών μυκηλίων και αποφυγής μόλυνσης κατά την εισαγωγή ηλεκτροδίων, καθώς τα μυκήλια μπορούν να αντιμετωπίσουν τη μόλυνση, ακόμα κι αν είναι πιο ανθεκτικά από τις περισσότερες άλλες βιορομποτικές επιλογές.

Πρώτα Πρωτότυπα

Κατασκευάστηκαν δύο βιοϋβριδικά ρομπότ: ένα μαλακό ρομπότ σε σχήμα αράχνης και ένα τροχοφόρο bot.

Πηγή: Πανεπιστήμιο του Cornell

Ο καθένας μπορούσε να αντιδράσει περπατώντας και κυλώντας ως απόκριση στις φυσικές συνεχείς αιχμές στο σήμα των μυκηλίων. Θα αντιδρούσαν επίσης σε αλλαγές στο περιβάλλον, όπως το υπεριώδες φως, αλλάζοντας την κίνηση του ρομπότ.

Επένδυση στη βιο- και μαλακή ρομποτική

Τα μαλακά και τα βιορομπότ είναι πιθανό να αποτελούν αυξανόμενο μέρος της αναπτυσσόμενης αγοράς ρομποτικής, καθώς τα ρομπότ βγαίνουν σταδιακά από τα πατώματα των εργοστασίων για να βοηθήσουν στη φροντίδα των ασθενών στα νοσοκομεία, να μετακινήσουν αγαθά σε αποθήκες ή να μαζέψουν φρούτα σε χωράφια και περιβόλια.

Μπορείτε να επενδύσετε σε εταιρείες που σχετίζονται με τη ρομποτική μέσω πολλών μεσιτών και μπορείτε να βρείτε εδώ, στο χρεόγραφα.io, οι προτάσεις μας για τους καλύτερους μεσίτες η ΗΠΑ, Canada, Australia, το Ηνωμένο Βασίλειο, καθώς και πολλές άλλες χώρες.

Εάν δεν ενδιαφέρεστε να επιλέξετε συγκεκριμένες εταιρείες ρομποτικής, μπορείτε επίσης να αναζητήσετε ρομποτικά ETF όπως GlobalX Robotics & Artificial Intelligence ETF (BOTZ), iShares Automation & Robotics UCITS ETF (RBOT), ή Παγκόσμιος Δείκτης Ρομποτικής & Αυτοματισμού ETF (ROBO), ή ελέγξτε άλλα στο άρθρο μας "Τα 5 καλύτερα ETF ρομποτικής και τεχνητής νοημοσύνης (AI) για επένδυση», η οποία θα προσφέρει μεγαλύτερη διαφοροποιημένη έκθεση για να αξιοποιήσει την αναπτυσσόμενη βιομηχανία ρομποτικής.

Ή μπορείτε επίσης να ελέγξετε το άρθρο μας σχετικά με το "Οι 10 καλύτερες εταιρείες ρομποτικής".

Εταιρείες Ρομποτικής

1. Μαλακή ρομποτική

Αυτή η εταιρεία είναι εισηγμένη στο χρηματιστήριο και το 2018, η ABB Technological Ventures σύναψε μια συνεργασία με τη Soft Robotics για να επιταχύνει την ανάπτυξη μικρορευστικού υπολογισμού και soft gripper για ρομπότ.

Η Soft Robotics επικεντρώνεται στην ανάπτυξη του mGripAI, ενός ρομπότ με μαλακή λαβή για τη βιομηχανία επεξεργασίας τροφίμων, σε συνδυασμό με ένα πλήρες σύστημα 3D όρασης και AI και χρησιμοποιώντας το σύστημα λαβής IRB360 FlexPicker της ABB.

Πηγή: Μαλακή ρομποτική

Η προσέγγιση της εταιρείας θα μπορούσε ενδεχομένως να ενσωματώσει και υγρά αφρού, λαμβάνοντας υπόψη την εμπειρία της στην εφαρμογή της τεχνολογίας μικρορευστών σε πραγματικές εφαρμογές.

Μπορείτε επίσης να δείτε το mGripAI σε δράση σε αυτό το βίντεο.

Προς το παρόν, η κύρια εφαρμογή των μαλακών ενεργοποιητών και λαβών είναι σε βιομηχανικές διαδικασίες, ειδικά στη βιομηχανία τροφίμων.

Στη συνέχεια, η πρόοδος στην τεχνητή νοημοσύνη, τη μηχανική όραση, την τεχνολογία μπαταριών και τη μαλακή ρομποτική θα επιτρέψει τη δημιουργία ρομπότ ικανών να βοηθήσουν νοσοκόμες, καταστηματάρχες, καθαρίστριες και άλλες εργασίες που επί του παρόντος εξαρτώνται σχεδόν 100% από την ανθρώπινη εργασία.

Σε κάθε περίπτωση, μπορούμε εύκολα να δούμε πόσο χρήσιμο θα μπορούσε να είναι να έχουμε χημικούς αισθητήρες με βάση το μυκήλιο για τον εντοπισμό επιβλαβών ενώσεων, χαλασμένων τροφίμων ή άλλων χημικών σημάτων που θα μπορούσαν να ανιχνευθούν όταν αγγίζετε πράγματα με το σύστημα λαβής FlexPicker.

2. Boston Dynamics

Αναπτύχθηκε σαν ακέφαλος κίτρινος σκύλος, Spot, by Boston Dynamics, μπορεί να ανέβει σε ανηφόρα και να πλοηγηθεί σε σκάλες. Η συσκευή ήρθε για 74,500 δολάρια ΗΠΑ. Εξυπηρετούσε πολλούς σκοπούς, από την επιθεώρηση εργοστασίων, εργοταξίων και επικίνδυνων περιβαλλόντων, μπορούσε να ανέβει σκάλες και ακόμη και να τις περιηγηθεί.

Το Spot είναι πλέον ικανό να λειτουργεί 24Χ7, χωρίς παρεμβάσεις. Μπορεί να φορτίζεται αυτόνομα και να σχεδιάζει νέα εμπόδια δυναμικά. Σύμφωνα με επίσημα νούμερα, Τα Spot robots έχουν προσεγγίσει περισσότερους από 1,000 πελάτες μέχρι σήμερα.

Το Spot απευθύνεται σε μια σειρά βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένης της μεταποίησης, της ενέργειας και των φυσικών πόρων, των κατασκευών, του ακαδημαϊκού χώρου και της εκπαίδευσης και της κυβέρνησης.

Οι χημικοί ή/και αισθητήρες φωτός με βάση το μυκήλιο θα μπορούσαν να είναι μια εξαιρετική προσθήκη σε μια τέτοια υπερκινητή πλατφόρμα.

Μετά τη Hyundai έκλεισε τη συμφωνία του για να αναλάβει την Boston Dynamics, κατείχε το 80% των μετοχών της εταιρείας. Η SoftBank, μέσω μιας από τις θυγατρικές της, είχε τον έλεγχο του υπόλοιπου 20%.

Η Boston Dynamics απέκτησε επίσης τεράστια φήμη στο Διαδίκτυο για τη ριζική πρόοδο που σημείωσε με το ανθρωποειδές Robot Atlas.

Πηγή: Boston Dynamics

Η Hyundai ήταν πάντα μια πρώτη εταιρεία τεχνολογίας αναμεμειγμένη με ένα τυπικό νοτιοκορεατικό στυλ δομής βιομηχανικών ομίλων ετερογενών δραστηριοτήτων (chaebols).

Αυτό το καθιστά πρωταρχικό υποψήφιο για να αγκαλιάσει τον αυτοματισμό και τη ρομποτική, ειδικά στο πλαίσιο του Δημογραφική κατάρρευση της Νότιας Κορέας (λιγότερες από 0.78 γεννήσεις ανά γυναίκα). Αυτή η μείωση του πληθυσμού θα είναι διαχειρίσιμη μόνο με την αυτοματοποίηση πολλών εργασιών που εκτελούνται αυτήν τη στιγμή από ανθρώπους και τα πολυδύναμα ρομπότ πολλαπλών εργασιών, όπως αυτά της Boston Dynamics, ενδέχεται να έχουν το κλειδί για την επίτευξή της.

Αυτό ταιριάζει επίσης με το όραμα της Hyundai για το μέλλον και την εταιρική στρατηγική, με προβλέψεις για «tΤο ποσοστό αυτοματισμού θα αυξηθεί κατά 78% και η παραγωγικότητα ανά άτομο κατά 38%".