Китайские ученые вживили в робота мышечную ткань лягушки

Китайские ученые создали плавающего робота, который работает с помощью мышечной ткани лягушки. С подробностями – научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: globalcas.com

В научной фантастике очень давно существует термин "киборг" – так называют биологический организм, который содержит небиологические, механические или электронные компоненты. Писатели и сценаристы так активно используют этот образ, что сейчас киборгами иногда называют, например, людей с высокотехнологными протезами.

Однако на сегодняшнем уровне развития науки нам необходимо другое слово, которого пока не придумали: оно должно обозначать электронное устройство, содержащее в себе живые биологические компоненты. Да, такое уже возможно. Например, ученые уже сконструировали электронный чип, в котором работают отдельные клетки мозга – живые нейроны. Теперь же мы видим следующий этап – робота, который работает с помощью живой мышцы.

Исследователи из Шэньянского института автоматизации Китайской академии наук создали плавающего робота-манту, плавники которого приводятся в движение настоящей биологической мышцей. Ткань для этого была взята из скелетной мышцы ноги одного из самых крупных видов лягушек – лягушки-быка. Это исследование относится к области биогибридной робототехники, в которой живые биоматериалы используются в качестве компонентов машин. Биологические компоненты заменяют собой сложные и громоздкие системы, поскольку эволюция сотнями миллионов лет работала над их усовершенствованием.

На самом деле эксперимент длится уже довольно долго, и первый робот с лягушачьей мышцей внутри был построен в этой же лаборатории еще в 2022 году. Он тоже представлял собой небольшую пластинку, по форме напоминающую океанского ската. Мышца, на которую подавали слабый электрический ток, сокращалась и сгибала пластину, благодаря чему робоскат делал взмах плавниками. При стимуляции с частотой 1Гц и напряжением 5В мускул развивал силу сокращения около 6,5Н и сокращался примерно на четверть. Когда ток прекращался, пластина выпрямлялась, плавники возвращались в исходное положение. Включая и выключая ток, можно было заставить робота плыть в толще воды, хоть и с невысокой скоростью – примерно 2,5 сантиметра в секунду.

Фото: english.sia.cas.cn

Однако та разработка имела существенный недостаток – для работы ей требовались провода, поскольку своего источника энергии у нее не было. Теперь же ученые создали беспроводную версию. На спине робота установили фотоэлектрическую панель, которая вырабатывает ток под воздействием света. Так что для работы устройства требуется включать и выключать направленный на панель маломощный лазер.

Живая мышца способна дать фору любому из существующих двигателей как по энергоэффективности, так и по коэффициенту полезного действия. Но у нее есть один существенный недостаток – биологические клетки, к сожалению, смертны. Их можно поддерживать в активном состоянии, погружая в питательный раствор, но это все равно не позволяет им работать вечно. В эксперименте, о котором идет речь в этой статье, мышечные клетки лягушки позволили роботу плавать в течение 7 дней.

В общем все это выглядит как впечатляющее достижение передовой науки, но при этом оставляет пугающее и даже слегка гнетущее впечатление. Впрочем, практически любые достижения прогресса поначалу кажутся такими. Точно так же люди боялись первых паровозов, рентгеновских установок и систем искусственного интеллекта. Но ведь все обошлось.

Хотя…