Учёные из Сингапура и Японии создали киборга-таракана с 3D-печатным аквалангом для подводной работы
Гибридное насекомое способно находиться под водой до трёх часов на глубине до 50 см
Скорость передвижения таракана при погружении почти не снижается — с 8,75 до 7,84 см в секунду
Результаты опубликованы в журнале Nature Communications; разработчики рассматривают применение роёв таких киборгов в поисково-спасательных операциях и даже при освоении Марса
Спустя два десятилетия после первых экспериментов DARPA с насекомыми-киборгами в рамках программы HI-MEMS учёные из Наньянского технологического университета (NTU, Сингапур) и университета Васэда (Япония) представили новую разработку — дистанционно управляемого таракана-киборга в 3D-печатном «акваланге», способного дышать под водой на протяжении нескольких часов.
Источник изображения — NTU Singapore
Группа под руководством профессора Хиротаки Сато уже несколько лет работает над насекомыми-киборгами, оснащая тараканов инфракрасными камерами для поиска пострадавших в завалах после катастроф. В 2024 году исследователи продемонстрировали скоординированный рой таких насекомых, однако передвигаться по воде прежние версии не могли — этот пробел и закрывает новая разработка, результаты которой опубликованы в Nature Communications.
Как устроен акваланг для таракана
В экспериментах использовался мадагаскарский шипящий таракан — вид, который часто применяют в подобных исследованиях из-за крупного размера, выносливости и отсутствия крыльев. Дыхательная система насекомых устроена иначе, чем у человека: воздух поступает через дыхальца — небольшие отверстия по бокам тела, ведущие к трахеям. Под водой они перестают получать кислород, поэтому и потребовалась отдельная система жизнеобеспечения.
Комплект состоит из трёх частей: 3D-печатного генератора кислорода, гибкой водонепроницаемой оболочки и четырёх силиконовых трубок, подведённых к грудным дыхальцам насекомого. Сам генератор — компактный прозрачный корпус из PMMA-подобной смолы — содержит губку, покрытую диоксидом марганца. При добавлении небольшого количества разбавленной перекиси водорода начинается медленная каталитическая реакция: диоксид марганца постепенно разлагает перекись, высвобождая кислород, который по трубкам поступает прямо к дыхальцам. Отверстие танка герметизируют клеем, отверждаемым ультрафиолетом, чтобы исключить протечку жидкости. По данным разработчиков, трубки после эксперимента можно снять, не причинив насекомому вреда.
В тестах, имитировавших затопленные тоннели и обеднённую кислородом среду, киборг-таракан сохранял активность под водой на глубине до 50 см в течение трёх часов, а скорость его передвижения снизилась незначительно — с 8,75 до 7,84 см в секунду. Строго говоря, тараканы не плавают, а скорее «гребут» конечностями, ориентируясь при этом в воде вполне уверенно.
Почему выбор пал на таракана
Ходом таракана легко управлять электрическими импульсами, а особенности его конечностей позволяют преодолевать почти любой рельеф — зачастую эффективнее, чем это делают миниатюрные роботы. Поскольку насекомое использует для движения собственные мышцы, а не электромотор, энергии ему требуется в разы меньше: бортового аккумулятора хватает только на питание беспроводного модуля связи и ИК-камеры, а «топливом» для самого таракана служит обычная еда, которая нужна ему раз в несколько недель.
К этому список природных преимуществ насекомого не сводится:
- обходится без еды и воды неделями и нормально переносит среды с низким содержанием кислорода и высоким содержанием углекислого газа, губительные для человека;
- выдерживает дозы радиации, летальные для человека;
- при закрытых дыхальцах способен задерживать дыхание до 40 минут;
- практически всеяден и может питаться почти любыми органическими отходами;
- раны, включая потерю головы, не кровоточат и быстро затягиваются, а иммунная система позволяет метаболизировать многие загрязнители и пестициды;
- быстро вырабатывает адаптации к новым условиям и отличается высокой скоростью размножения.
Что дальше: от завалов до Марса
Основное практическое применение технологии разработчики видят в поисково-спасательных операциях: рои таких киборгов смогут пробираться в затопленные завалы, дренажи и узкие полости после наводнений и разрушений, куда не проходят обычные роботы, — и искать выживших с помощью тепловых и CO₂-датчиков. Отдельное направление — автоматизация подготовки самих насекомых: в 2025 году та же лаборатория NTU представила роботизированную систему на основе компьютерного зрения, которая устанавливает электронный «рюкзак» на таракана примерно за минуту, что открывает путь к серийной сборке киборгов-разведчиков.
Долгосрочная цель команды — куда более суровые условия, вплоть до внеземных исследований, включая поверхность Марса. С учётом выносливости и всеядности тараканов такая перспектива выглядит менее фантастической, чем может показаться на первый взгляд: тем, кто хоть раз пытался вывести это насекомое из квартиры, живучесть вида хорошо знакома и без научных публикаций.
Готовый набор для дистанционного управления тараканом с приложением для смартфона — так называемый «ride-a-roach» — уже продаётся отдельно от подобных исследований, хотя стоит недёшево. Идея же тараканов, покоряющих Марс, невольно напоминает сюжет манги и аниме «Terra Formars» — пусть и не самый обнадёживающий пример подобного сценария.
