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Io Uomo tu Robot
Un sorprendente robot bioibrido in grado di "sentire" e agire di conseguenza

Un team di ricercatori dell'Università di Tel Aviv in Israele ha realizzato Ear-Bot un robot bioibrido che "sente” dopo aver ricevuto segnali elettrici attraverso l'orecchio timpanico di locusta ed è programmato per rispondere ai suoni.

Il risultato è straordinario anche se i movimenti possono essere piuttosto semplici: quando i ricercatori applaudono il robot si muove per andare in avanti e due applausi lo mandano indietro. 

Un approccio biotecnologico ibrido attraverso il quale i ricercatori sono riusciti a creare un dispositivo sensoriale in miniatura che funziona come parte di un robot bioibrido.

I ricercatori hanno mantenuto in vita l'orecchio della locusta morta mediante un dispositivo ear-on-a-chip, elemento progettuale chiave del dispositivo, che consente all'orecchio della locusta di rimanere in vita durante gli esperimenti fornendo ossigeno e cibo.

"Abbiamo scelto il senso dell'udito, perché può essere facilmente paragonato alle tecnologie esistenti, in contrasto con l'olfatto, ad esempio, dove la sfida è molto più grande", afferma il dottor Ben Maoz dell'Università di Tel Aviv.

"Il nostro compito era sostituire il microfono elettronico del robot con l'orecchio di un insetto morto, utilizzare la capacità dell'orecchio di rilevare i segnali elettrici dall'ambiente, in questo caso le vibrazioni nell'aria, e, utilizzando un chip speciale, convertire l'ingresso dell'insetto in quello del robot ".

Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti su locuste del deserto adulte, Schistocerca gregaria, di entrambi i sessi, dalla nostra colonia riproduttiva presso la School of Zoology, Università di Tel Aviv, Israele.

Una ricerca interdisciplinare condotta da Idan Fishel, uno studente di master sotto la supervisione congiunta del Dr.Ben M. Maoz della Facoltà di Ingegneria Iby e Aladar Fleischman e della Sagol School of Neuroscience, del Prof.Yossi Yovel e del Prof.Amir Ayali, esperti della School of Zoology e della Sagol School of Neuroscience insieme al Dr. Anton Sheinin, Idan, Yoni Amit e Neta Shavil. 

I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Sensors.

I ricercatori sperano che Ear-Bot sia solo l'inizio e che possa portare a progressi nell'integrazione di altri sistemi biologici - come i nasi che possono fiutare droghe o esplosivi - nei robot. 

"La natura è molto più avanzata di noi", ha detto Maoz, "quindi dovremmo usarla".

 

un approccio biotecnologico ibrido

I sistemi biologici offrono molteplici vantaggi e i ricercatori hanno cercato di esaminare come potrebbero essere integrati nei sistemi tecnologici. Abbiamo già visto scienziati creare alcuni cyborg strani e meravigliosi combinando la biologia degli insetti con la robotica.

"Stiamo dimostrando che è possibile prendere il potere di rilevamento del regno animale, che è molto più grande di qualsiasi invenzione che gli esseri umani abbiano costruito, e integrarlo nella nostra tecnologia" ha commentato Ben M. Maoz.

Sappiamo come gli insetti, appartenenti alla classe del phylum Artropodi, nel corso di centinaia di milioni di anni di evoluzione sono stati capaci di sviluppare sensori ingegnosamente semplici, ma sensibili e leggeri ed adattabili ad ambienti estremamente vari, caratterizzati da un basso consumo energetico e quindi più efficienti rispetto ai diversi sensori artificiali.

Per motivi di confronto, un laptop consuma circa 100 watt l'ora, mentre il cervello umano consuma circa 20 watt al giorno. La natura è molto più avanzata di noi, quindi dovremmo usarla. Il principio che abbiamo dimostrato può essere utilizzato e applicato ad altri sensi, come l'olfatto, la vista e il tatto. Ad esempio, alcuni animali hanno capacità sorprendenti di rilevare esplosivi o droghe; la creazione di un robot con un naso biologico potrebbe aiutarci a preservare la vita umana e identificare i criminali in un modo che oggi non è possibile. Alcuni animali sanno come rilevare le malattie. Altri possono percepire i terremoti. Il cielo è il limite".

I ricercatori hanno affrontato diverse sfide per poter integrare il sensore biologico nella piattaforma tecnologica come un robot mobile: la necessità di sezionare il sensore dall'insetto mantenendone l'integrità e la funzionalità, l’esigenza di estrarre ed elaborare il segnale biologico generato dal sensore.

Dovrebbe essere chiaro che i sistemi biologici consumano un'energia trascurabile rispetto ai sistemi elettronici. Sono in miniatura, e quindi anche estremamente economici ed efficienti”, ha detto Maoz.

Queste sfide affrontate negli ultimi anni dal nuovo campo degli organismi bioibridi hanno dimostrato la capacità di integrare le eccezionali caratteristiche dei sensori biologici con le peculiarità dell'hardware elettronico e delle innovazioni tecnologiche autonome, come i robot.

Prospettive della ricerca

I sistemi biologici hanno un enorme vantaggio rispetto ai sistemi tecnologici in termini di sensibilità e consumo di energia e sappiamo come molti insetti vedono e sentono meglio di qualsiasi telecamera o microfono.

"Abbiamo deciso di usare un orecchio per dimostrare cosa possiamo fare, ma il grosso problema è il principio generale che possiamo usare sistemi sensoriali animali per piattaforme robotiche", ha detto a The Times of Israel Ben Maoz, uno degli studiosi dietro l’invenzione.

I ricercatori sottolineano l’importanza che un organo di senso sia stato integrato nell'elettronica e quindi una "prova di concetto" che mostra che la piena capacità sensoriale delle parti degli animali - nasi, occhi, orecchie e sensori tattili - può essere imbrigliata e le informazioni che raccolgono alimentate alle macchine.

Questo ci appare meno fantascientifico e più utile per il nostro futuro se solo pensiamo di poter disporre di un robot in grado di percepire con precisione un evento meteorologico imminente o di rilevare una malattia potenzialmente letale. Non conosciamo ancora i piani per questo particolare bot che rappresenta un importante progresso tecnologico verso un futuro robotico.

Fonte: Università di Tel Aviv

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