Она парит в воде, её прозрачное тело едва колышется. Щупальца двигаются с гипнотической ленью, свойственной медузам. Только эта не совсем «живая»: это 56-граммовая китайская роботизированная медуза с видеокамерой и чипом искусственного интеллекта вместо стрекательных клеток. Её называют «подводным призраком», и когда она плавает, её практически невозможно отличить от настоящего книдария.
Проект Северо-Западный политехнический университет Исследование, проведённое в Сиане, знаменует собой прорыв в морской биомимикрии: пока Калифорнийский технологический институт и Стэнфорд годами «дополняли» настоящих медуз электронными протезами, китайцы создали практически идеальную копию. Например, она потребляет 28,5 милливатт: светодиодная лампочка потребляет в тысячу раз больше.
Как работает подводный призрак
Диаметр роботизированной медузы составляет 12 сантиметров. Её тело изготовлено из материалов, основанных на гидрогель, того же типа, что используется в контактных линзах. По мнению исследователейЭлектрогидравлические приводы воспроизводят нервные сигналы, управляющие сокращениями мышц биологических медуз. В результате возникает пульсирующее движение, идентичное естественному: колокол сжимается, толкает воду и расслабляется. Цикл повторяется. Никакого шума, никакой ощутимой вибрации.
Профессор Кай Тао, который руководит проектом на факультете машиностроения и электротехники, продемонстрировал устройство в научной программе на канале CCTV. Во время испытанийРобот сохранял устойчивое положение в динамических водных условиях и точно идентифицировал конкретные объекты, включая эмблему университета и рыбу-клоуна.
Робот «Медуза»: отличие от западных проектов
Годами, Калтех работал о «биогибридных» медузах: живых организмах, оснащённых электронными кардиостимуляторами и протезными «шапками», напечатанными на 3D-принтере. Профессор Джон Дабири и его команда получили интересные результаты. Модифицированная медуза они плавали в три раза быстрее обычного, используя всего лишь вдвое больше энергииНо они оставались живыми, хрупкими животными, которые требовали постоянного ухода и поднимали этические вопросы.
Китайский подход устраняет проблему на корню: никаких биологических организмов, только синтетические материалы, собранные для имитации формы и движения. Университет штата Северная Каролина также В 2020 году были разработаны роботы, вдохновлённые медузами, с использованием предварительно напряжённых полимеров. Они развивали скорость 53,3 миллиметра в секунду, что превышает скорость настоящих медуз. Но они не были прозрачными, не имели реалистичных щупалец и, что самое главное, не обладали способностью визуального распознавания.
Резюме Кай Тао
Робот-медуза — не первый биомиметический подвиг Северо-Западный политехнический университетВ 2021 году команда Тао протестировала робот-манта 470 килограммов в водах островов Сиша (Парацельса) в Южно-Китайском море. Этот прототип, имитирующий форму и движение скатов, смог погрузиться на глубину 1.025 метров. Университет также разработал роботов, вдохновлённых гекконами, саранчой и птицами. Лаборатория Тао, Ключевая лаборатория микро- и наноаэрокосмических систем— одно из первых в Китае исследовательских подразделений, занимающихся микроэлектромеханическими системами. По данным Госдепартамента США, это учреждение относится к «крайне высокорискованным» организациям из-за связей с китайскими военными.
Потребление энергии роботом настолько низкое, что позволяет ему выполнять длительные подводные миссии. 28,5 милливатткак уже упоминалось, теоретически может работать неделями от батарейки размером с монету.
Такая автономность делает его идеальным для долгосрочного мониторинга, а не для краткосрочных исследований. Способность идентифицировать конкретные цели с помощью искусственного интеллекта отличает его от любого другого существующего биомиметического подводного робота.
Робот-медуза: Хищничество — не единственная проблема.
Есть одна деталь, которую, похоже, никто не учел. Если робот настолько похож на настоящую медузу, что обманывает людей, он, вероятно, обманет и хищников. Морские черепахи, например, питаются медузами и уже регулярно принимают пластиковые пакеты за добычу. Прозрачный робот со щупальцами, двигающийся как медуза, может оказаться в желудке черепахи, прежде чем успеет собрать какие-либо полезные данные.
Другие проекты морской робототехники, подобно модульным медузам Корнеллского университета, решили эту проблему, используя менее привлекательные размеры и формы. Но китайский «подводный призрак» — это воплощение реализма. А реализм по своей природе имеет последствия.
Пока неизвестно, где именно будет использоваться этот робот. Заявленные области применения включают глубоководный мониторинг, наблюдение за хрупкими экосистемами и осмотр подводных сооружений. Незаявленные области применения очевидны.
Бесшумное, энергоэффективное, практически невидимое устройство с камерой и искусственным интеллектом — идеальный инструмент для наблюдения. Северо-Западный политехнический университет Он не особо известен своими проектами в области тихоокеанской морской биологии.
