Biohybrides System steuert Cyborg-Insekten adaptiv

Um das Konzept zu validieren, rüstete das Forschungsteam Madagaskar-Schreidechsen mit einem leichten, tragbaren Rucksack aus, der physiologische und verhaltensbezogene Daten erfasst. Das Gerät steuert die Insekten mittels ultravioletter Lichtsignale und Vibrationsreizen.

Maschinelle Lernalgorithmen, die mit Daten aus fünf verschiedenen Szenarien trainiert wurden – darunter normale Aktivität, Exposition gegenüber ultraviolettem Licht, chemische Einflüsse, Hitze sowie die Anwesenheit – konnten den Umgebungsstatus des Insekts mit einer Genauigkeit von 93 Prozent identifizieren.

Das System greift gezielt nur dann ein, wenn die Bedingungen günstig sind. Bei entspannten oder eine sanfte Stimulation eingesetzt, um die Bewegung zu lenken. Sobald jedoch Anzeichen werden, wird die Stimulation automatisch unterbrochen.

Technik und Auswirkungen

Die neue Plattform, die als Insect Synergy Circuit (ISC) bezeichnet wird, markiert einen bedeutenden Schritt in der Bio-Hybrid-Robotik. Sie reagiert auf den physiologischen Zustand des Insekts und erteilt nicht nur reine Bewegungsbefehle.

Durch die Integration biologischer Signale in den Entscheidungsprozess ermöglicht die Technologie eine adaptivere Interaktion zwischen Maschine und Organismus.

Die Forscher betonen, dass dieser Ansatz einen deutlichen Bruch mit konventionellen Cyborg-Insekten-Systemen darstellt und ein biohybrides Rahmenwerk schafft, das auf die natürlichen Reaktionen des Insekts eingeht, anstatt sie zu überlagern.

Was die Studie zeigt

Laut Keisuke Morishima, der die Forschung an der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Osaka leitet, unterstreicht die Studie die Notwendigkeit biohybrider Systeme, die sich an die sich verändernden Bedingungen lebender Organismen anpassen können, anstatt ihr Verhalten lediglich durch externe Befehle zu steuern. „Ein Insekt ist ein lebendes Wesen, und seine Reaktionen variieren ", so Morishima.

Er wies darauf hin, dass konventionelle biohybride Robotik in der Regel einen einseitigen Ansatz verfolgt, bei dem Tiere Befehle neue Methode integriert stattdessen physiologisches Feedback vom Insekt und ermöglicht es der Technologie, auf dessen Zustand in Echtzeit zu reagieren.

In Experimenten führte die Bio-Hybrid-Steuerungsplattform Kakerlaken durch komplexe Labyrinthe. Die Plattform stellt zudem einen ersten Schritt hin zu bio-hybriden Steuerungssystemen dar, die Interaktion und Anpassung in den Vordergrund stellen und den Fokus auf das Zuhören zu ihnen verlagern.

In einer Reihe in einem mehrkammerigen

In einer Reihe in einem mehrkammerigen Labyrinth eingesetzt, das entwickelt wurde, um die Fähigkeit der Insekten zu bewerten, sich in komplexen Umgebungen fortzubewegen.

Während unbehandelte Kakerlaken dazu neigten, in den mit Nahrung versehenen Abschnitten zu verweilen, waren Kakerlaken, die als Cyborgs mit der ISC-Plattform ausgestattet waren, in der Lage, das gesamte Labyrinth weiter zu navigieren. Dies demonstrierte die Fähigkeit des Systems, Bewegungen zu lenken, ohne das natürliche Verhalten der Insekten zu überlagern.

Das Team betont, dass dieser Ansatz unnötige Stimulationen minimiert, indem der physiologische Zustand des Insekts vor der Ausgabe ücksichtigt wird. Statt das Tier als passive Plattform zu betrachten, ist das System so konzipiert, dass es mit ihm als dynamischem lebenden Organismus interagiert.

In Zukunft glauben die Forscher, dass diese Technologie den Weg für eine engere Zusammenarbeit zwischen biologischen Systemen und Künstlicher Intelligenz ebnen könnte, was fortgeschrittene Cyborg-Anwendungen und neue Fähigkeiten zur Umweltüberwachung ermöglicht.