ड्रेपर ड्रैगनफ्लिये के हिस्से के रूप में कीट रोबोट बनाता है

सबसे छोटे मानवरहित हवाई वाहन कई मामलों में कीड़े के समान हैं, लेकिन उन्हें गतिशीलता और दक्षता में पार नहीं कर सकते हैं। यह एक बहुत समय लगेगा इससे पहले कि वैज्ञानिक एक सार्वभौमिक सैनिक बनाने में सफल हों जो तकनीकी क्षमताओं और प्राकृतिक क्षमताओं को जोड़ती है - एक कीट रोबोट। पिछले कुछ वर्षों में, शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रिक प्रत्यारोपण का उपयोग करते हुए बड़े कीड़ों को नियंत्रित करना सीख लिया है - सीमित वास्तविक लाभों के साथ एक प्रकार का जानवर बल विधि।

अब, हावर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों ने ड्रेपर प्रयोगशाला के साथ मिलकर एक साइबरबोग ड्रैगनफ्लाई बनाकर सीमाओं को पार करने की उम्मीद की है जो "लघु नेविगेशन, सिंथेटिक जीव विज्ञान और न्यूरोटेक्नोलॉजी" को मिलाएगा। ड्रैगनफ़्लू को नियंत्रित करके, प्रयोगशाला इंजीनियर कीटों के तंत्रिका तंत्र को आनुवंशिक रूप से संशोधित करने का एक तरीका विकसित कर रहे हैं ताकि वे हल्की अशुद्धियों का जवाब दे सकें। जैसे ही वे सफल होते हैं, एक दृष्टिकोण जिसे ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना के रूप में जाना जाता है, ड्रैगनफली को माल परिवहन, बाहर के अवलोकन का संचालन करने और यहां तक ​​कि मधुमक्खियों के परागण पौधों को बेहतर ढंग से मदद करने की अनुमति देगा।

लेकिन वास्तव में एक ड्रैगनफली क्यों? वे दुनिया भर में फैले हुए हैं और इसके अलावा अपने छोटे आकार के लिए बहुत साहसी और निपुण यात्री हैं। आगे के काम महत्वपूर्ण परागणकों सहित अन्य कीड़ों के लिए नियंत्रण प्रणाली के उपयोग का विस्तार कर सकते हैं।

ड्रैगनफ्लेई प्रोजेक्ट ड्रेपर लेबोरेटरी और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों के बीच एक सहयोग है। टीम छोटे ऑप्टिकल फाइबर विकसित कर रही है जो प्रकाश दालों का उपयोग करके विशेष उड़ान नियंत्रण न्यूरॉन्स को सक्रिय कर सकते हैं। पारंपरिक ऑप्टिकल फाइबर ड्रैगनफली के छोटे तंत्रिका चड्डी को लपेटने में सक्षम होने के लिए बहुत कठोर है, इसलिए वैज्ञानिकों ने इन उद्देश्यों के लिए एक अभिनव लचीली सामग्री बनाई। यह आपको कार्यक्षमता को बढ़ाने और पूरे नियंत्रण प्रणाली के वजन और आकार को महत्वपूर्ण रूप से कम करने की अनुमति देता है।

इसके अलावा, वैज्ञानिकों का एक समूह सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को एक छोटे "बैकपैक" में पैक करने में कामयाब रहा। इसका मतलब है कि मधुमक्खियों या ड्रैगनफलीज जैसे छोटे कीड़े इसके साथ उड़ सकते हैं। ऊर्जा एकत्र करने के लिए सौर पैनलों के उपयोग, बैटरी की आवश्यकता को कम करने के कारण इस तरह के छोटे "बैकपैक" को विकसित करना संभव था। एक नियंत्रण प्रणाली और नेविगेशन इसमें बनाया गया है, इसलिए नियंत्रित वातावरण के बाहर पूरी तरह से स्वायत्त नेविगेशन संभव है। यह पहली पीढ़ी की प्रणाली है जो आपको ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना का उपयोग करके कीटों को नियंत्रित करने की अनुमति देती है।


क्लोज-अप बैकपैक घटक

शोधकर्ताओं ने अध्ययन किया है कि "स्टीयरिंग" न्यूरॉन्स एक ड्रैगन की उड़ान की दिशा को कैसे नियंत्रित करते हैं। इस तरह के न्यूरॉन एक प्रकार के इंटर्नओरॉन होते हैं जो न तो संवेदी होता है और न ही मोटर। वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि इंटिरियरनॉन न्यूरोमस्कुलर कनेक्शन को "स्टीयरिंग" कमांड देते हैं, जो पंखों की मांसपेशियों के संचलन को समन्वित करते हैं और एक स्थिर उड़ान बनाए रखते हैं। वे ऑप्टोजेनेटिक्स के कारण आसपास के न्यूरॉन्स और मांसपेशियों के अनजाने सक्रियण के बिना बिंदुवार कार्य करेंगे। यह दृष्टिकोण वैज्ञानिकों को प्रकाश के साथ व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को सक्रिय करने की अनुमति देगा, जो बिजली के साथ नहीं किया जा सकता था।

पिछले डिजाइनों में, इलेक्ट्रोड का उपयोग कीट की मांसपेशियों को नियंत्रित करने और इसे वह करने के लिए मजबूर करने के लिए किया जाता था जो इसकी आवश्यकता थी। ड्रेपर प्रयोगशाला इंजीनियरों ने ऑप्टोजेनेटिक्स तकनीक का उपयोग करके अधिक नाजुक दृष्टिकोण को लागू करने का फैसला किया - प्रकाश दालों का उपयोग करके कुछ न्यूरॉन्स की सक्रियता। कीट को नियंत्रित करने के लिए जिम्मेदार न्यूरॉन्स ड्रैगनफली सेंसर और इसकी मांसपेशियों के बीच एक सेतु का काम कर सकते हैं। इस तरह, कीट के आंदोलनों पर अधिक विश्वसनीय नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है।

साधारण ड्रैगनफलीज़ का वजन लगभग 600 मिलीग्राम होता है और लंबी दूरी पर प्रवास करता है। तुलनीय यांत्रिक विमान भार उठाने, उड़ान को स्थिर करने और ऊर्जा बचाने में बहुत कम प्रभावी हैं। यह अक्षमता एक मौलिक समस्या पैदा करती है: एक तकनीक केवल ऊर्जा के बहुत छोटे स्रोतों को ले जा सकती है, जिसका अर्थ है कि यह केवल अल्पकालिक उड़ानों के लिए अनुकूलित है। DragonflEye प्रणाली को उड़ान के लिए केवल एक शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं है - केवल नेविगेशन के लिए। यह भोजन से ऊर्जा प्राप्त करने की क्षमता और वातावरण से ऊर्जा एकत्र करने के लिए नेविगेशन प्रणाली की क्षमता के कारण लगभग अनिश्चित काल तक काम कर सकता है।

टीम अब विशेष प्रकाश-संवेदनशील नियंत्रण न्यूरॉन्स बनाने के लिए ड्रैगनफ़्लू-विशिष्ट जीन की डिलीवरी के लिए विकासशील तरीकों पर ध्यान केंद्रित कर रही है। विकास के अगले चरण में, शोधकर्ताओं और इंजीनियरों की एक टीम ने कस्टम इंटीग्रेटेड सिंगल-चिप सिस्टम बनाकर ड्रैगनफ्लेई सिस्टम के आकार और वजन को कम करने की योजना बनाई है । इस प्रकार, छोटे कीड़े इस "बैग" को ले जा सकते हैं।

कीटों की उड़ान को नियंत्रित करने के पिछले प्रयासों को बड़े कीड़ों - अलग-अलग बीटल और टिड्डियों के संबंध में बनाया गया है , ताकि वे अपने शरीर पर अपेक्षाकृत बड़े इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम बढ़ा सकें, जिनका वजन 1.3 ग्राम तक हो। इन प्रणालियों में अंतर्निहित नेविगेशन और उड़ान को नियंत्रित करने के लिए कमांड भेजने की क्षमता नहीं है। फिर वैज्ञानिकों ने उड़ान को नियंत्रित करने के लिए इनपुट संकेतों को बदल दिया, सीधे न्यूरॉन्स और विंग कंट्रोल मांसपेशियों को उत्तेजित किया। इस दृष्टिकोण के साथ समस्या यह है कि कीड़े संवेदी जानकारी पर ध्यान नहीं देते हैं और रोकते हैं जो अन्य भावनाओं के अनुरूप नहीं है। ऐसी प्रणाली एक स्थिर उड़ान के लिए आवश्यक मांसपेशियों के नियंत्रण को बाधित करती है। यह विद्युत उत्तेजना का भी उपयोग करता है, जो न केवल न्यूरॉन्स को सक्रिय करता है, बल्कि इलेक्ट्रोड के पास की मांसपेशियों को भी।

कीटों और छोटे जानवरों पर नज़र रखने से शोधकर्ताओं को जंगल में उनके व्यवहार को बेहतर ढंग से समझने, पर्यावरणीय परिवर्तनों की निगरानी करने और महत्वपूर्ण पारिस्थितिकी प्रणालियों की रक्षा करने के लिए नीति विकास का मार्गदर्शन करने की अनुमति मिलेगी। ट्रैकिंग के अलावा, सिस्टम पर्यावरण सेंसर के साथ बड़ी संख्या में कीड़ों को लैस करने के लिए लघु तकनीक प्रदान करता है।