Robot được điều khiển bởi nấm, sự kết hợp giữa sinh vật và máy móc

Bằng cách nuôi cấy sợi nấm hoặc sợi giống rễ vào phần cứng của robot, một nhóm do các nhà nghiên cứu của Đại học Cornell đứng đầu đã chế tạo ra hai loại robot có thể cảm nhận và phản ứng với môi trường bằng độ nhạy sáng và các tín hiệu điện do nấm tạo ra.

Viễn cảnh robot sinh học không còn xa

Nghiên cứu mô tả chi tiết về robot được công bố hôm 28/8 trên tạp chí Science Robotics. Những chú robot này là thành tựu mới nhất của các nhà khoa học trong lĩnh vực robot sinh học lai (kết hợp các vật liệu sống sinh học như tế bào thực vật, động vật hoặc côn trùng với các thành phần tổng hợp).

Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách trồng nấm đùi gà (Pleurotus eryngii) trong phòng thí nghiệm. Họ đã nuôi cấy các cấu trúc giống sợi của nấm. Theo nghiên cứu, các sợi này tạo thành mạng lưới có thể cảm nhận, giao tiếp và vận chuyển chất dinh dưỡng, hoạt động giống như các tế bào thần kinh trong não. 

Sợi nấm tạo ra các tín hiệu điện nhỏ và có thể được kết nối với các điện cực. Tuy nhiên, chưa rõ nấm tạo ra tín hiệu điện như thế nào. 

“Về cơ bản, tất cả các tế bào sống đều tạo ra các gai giống như điện thế hoạt động và nấm cũng không ngoại lệ”, giáo sư ngành máy tính phi truyền thống Andrew Adamatzky tại Đại học West of England cho biết.

Nhóm nghiên cứu thấy rằng việc thiết kế một hệ thống có thể sử dụng các tín hiệu điện nhỏ từ sợi nấm để điều khiển robot là một thách thức, vì phải đảm bảo điện cực chạm đúng vị trí ở sợi nấm rất mỏng. Khi sợi nấm bắt đầu phát triển, chúng sẽ bao quanh điện cực.

Một giao diện điện sẽ được thiết kế với khả năng đọc chính xác hoạt động điện thô của sợi nấm, sau đó xử lý và chuyển đổi thông tin này thành thông tin kỹ thuật số, giúp kích hoạt bộ truyền động hoặc các bộ phận chuyển động của robot.

Những con robot có thể đi bộ và lăn như một phản ứng với các xung điện do sợi nấm tạo ra. Khi nhóm nghiên cứu kích thích robot bằng ánh sáng cực tím, chúng đã thay đổi dáng đi và quỹ đạo vì nấm không ưa sáng. Điều này cho thấy robot điều khiển bằng nấm có khả năng phản ứng với môi trường xung quanh.

Nghiên cứu lưu ý rằng nấm có thể được nuôi trồng với số lượng lớn và phát triển mạnh trong nhiều môi trường khác nhau.

Ứng dụng trong thực tế và những rủi ro

Phó giáo sư Victoria Webster-Wood tại Nhóm nghiên cứu robot hữu cơ và sinh học lai của Đại học Carnegie Mellon cho biết: “Nếu chúng có khả năng chống chịu tốt hơn với các điều kiện môi trường thì chúng có thể trở thành ứng cử viên tuyệt vời cho robot lai sinh học phục vụ cho mục đích giám sát hoặc thám hiểm biển”.

Các nhà nghiên cứu đã vận hành robot lăn mà với hệ thống sợi nấm mà không cần dây nối nó với phần cứng điện, một kỳ tích mà Webster-Wood gọi là đặc biệt đáng chú ý.

Robert Shepherd, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết công nghệ kiểm soát robot bằng nấm có thể được ứng dụng trong nông nghiệp.

“Các robot trong tương lai có tiềm năng cảm nhận hóa học đất trong các loại cây trồng hàng loạt và quyết định thời điểm bón thêm phân, hoặc có thể giảm thiểu các tác động hạ lưu của nông nghiệp như tảo nở hoa có hại”, ông nói.

Giáo sư Adamatzky cũng đồng ý rằng robot do nấm điều khiển có tiềm năng rất lớn. Phòng thí nghiệm của ông đã sản xuất hơn 30 thiết bị cảm biến và máy tính sử dụng nấm sống, bao gồm cả việc phát triển cho robot lớp da tự phục hồi có khả năng cảm ứng và phản ứng với ánh sáng.

“Khi có hệ thống truyền động phù hợp, robot có thể theo dõi sức khỏe của các hệ thống sinh thái. Bộ điều khiển nấm sẽ phản ứng với những thay đổi, chẳng hạn như ô nhiễm không khí, và hướng dẫn robot theo đó”, Adamatzky cho biết.

Tuy nhiên, cũng có những mối lo ngại về tác động của robot này đến hệ sinh thái. Giảng viên Rafael Mestre tại Khoa Điện tử và Khoa học Máy tính thuộc Đại học Southampton ở Vương quốc Anh cho biết nếu robot lai sinh học trở nên tinh vi hơn và được triển khai ở đại dương hoặc hệ sinh thái khác, nó có thể phá hủy môi trường sống bằng cách kết hợp giữa sự sống truyền thống và máy móc.

“Nếu đưa những thứ này vào chuỗi dinh dưỡng của hệ sinh thái với số lượng lớn, nó có thể gây gián đoạn. Tại thời điểm này, nghiên cứu chưa cho thấy mối quan ngại lớn về mặt đạo đức… nhưng nếu nó tiếp tục phát triển, nên cân nhắc về những gì xảy ra khi chúng được thả ra ngoài”, Mestre nói.

Robot lai sinh học vẫn chưa được đưa ra khỏi phòng thí nghiệm, nhưng các nhà nghiên cứu hy vọng một ngày nào đó sẽ có sứa robot khám phá đại dương, robot chạy bằng tinh trùng có thể cung cấp phương pháp điều trị vô sinh và gián cơ khí hóa có thể tìm kiếm người sống sót sau động đất.

 Hoài Phương (theo CNN)