Gián cyborg, được trang bị một mô-đun điều khiển không dây và cung cấp năng lượng từ pin sạc là thành tựu của một nhóm nghiên cứu quốc tế, dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu Nhật Bản tại Tổ chức RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR).

“Ba lô” của gián cyborg

Nổi tiếng vì có thể sống sót sau chiến tranh hạt nhân, gián trở thành nguồn cảm hứng cho một số công nghệ trong những năm gần đây. Một trong số đó là gián cyborg (một dạng robot sinh học). Nghiên cứu trên được đăng tải trên tạp chí khoa học Flexible Electronics.

Các nhà khoa học đã cố gắng thiết kế côn trùng cyborg - một phần côn trùng, một phần máy móc (gắn thiết bị máy móc lên cơ thể côn trùng hay còn gọi là robot sinh học) - để giúp kiểm tra các khu vực nguy hiểm, giám sát môi trường hay thực hiện các nhiệm vụ tìm kiếm cứu hộ mà không cần sạc lại pin. Tuy nhiên, để việc sử dụng côn trùng cyborg trở nên thực tế, người vận hành phải có khả năng điều khiển chúng từ xa trong thời gian dài.

Việc giữ cho pin được sạc đầy đủ rất quan trọng vì không ai muốn bầy gián cyborg đột ngột mất kiểm soát, đi lang thang đâu đó. Mặc dù có thể xây dựng các trạm sạc pin nhưng việc quay trở lại và nạp điện có thể làm gián đoạn các nhiệm vụ nhạy cảm theo tiến độ thời gian. Do đó, cách tiếp cận tối ưu là gắn một pin mặt trời trên bo mạch để có thể liên tục đảm bảo nguồn năng lượng cho bầy gián cyborg.

Tất nhiên, những việc này nói dễ hơn làm. Để tích hợp thành công các thiết bị này vào một con gián có diện tích bề mặt hạn chế, nhóm kỹ sư phải phát triển một chiếc ba lô đặc biệt và các mô-đun pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng cho nó.
Họ cũng cần một hệ thống bám dính để giữ cho máy móc được gắn với con gián trong thời gian dài mà vẫn cho phép con vật có các chuyển động tự nhiên.

Thử nghiệm trên con gián dài 6cm

Gián cyborg có thể vào những nơi nguy hiểm để thực hiện nhiệm vụ.

Dẫn đầu bởi tác giả chính là nhà khoa học Kenjiro Fukuda, thuộc RIKEN CPR, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm với những con gián Madagascar, dài khoảng 6cm. Họ đã gắn mô-đun điều khiển chân không dây và pin lithium polymer vào đầu con gián bằng cách sử dụng một chiếc ba lô được thiết kế đặc biệt.

Nó được mô phỏng theo cơ thể của một con gián mô hình và được in 3D bằng một loại polymer đàn hồi. Kết quả là một chiếc ba lô hoàn toàn phù hợp với bề mặt cong của con gián đã ra đời, cho phép thiết bị điện tử cứng cáp được gắn ổn định trên con gián trong thời gian hơn một tháng.

Bên cạnh đó, mô-đun pin mặt trời hữu cơ dày 0,004 mm được gắn ở mặt sau của bụng gián. Ông Fukuda cho biết, mô-đun pin mặt trời này đạt được công suất 17,2 mW, lớn hơn 50 lần so với sản lượng điện của các thiết bị thu năng lượng hiện đại trên côn trùng sống.

Pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng, linh hoạt, và cách nó được gắn vào côn trùng, được chứng minh là cần thiết để đảm bảo sự tự do di chuyển của con vật. Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng các chuyển động tự nhiên của gián, các nhà khoa học nhận ra rằng, phần bụng của nó thay đổi hình dạng và các phần của bộ xương ngoài chồng lên nhau.

Để phù hợp với định dạng trên, họ đã xen kẽ các phần kết dính và không kết dính lên các tấm phim, cho phép chúng uốn cong nhưng vẫn dính chặt vào nhau. Khi thử nghiệm các màng pin mặt trời dày hơn, hoặc khi các màng này được gắn đồng nhất, gián mất thời gian gấp đôi để chạy cùng một quãng đường. Chúng cũng gặp khó khăn khi giữ những màng pin này trên lưng.

Sau khi các thành phần này được tích hợp vào cơ thể gián, cùng với dây điện kích thích các đoạn chân, các cyborg mới đã được thử nghiệm. Pin được sạc dưới ánh sáng mặt trời giả định trong 30 phút và con vật được điều chỉnh để có thể quay trái và phải bằng điều khiển từ xa.

Từ một loại côn trùng khiến nhiều người phải lánh xa như gián, các nhà khoa học hy vọng có thể biến chúng thành những người bạn chứ không phải kẻ thù. Chúng sẽ giúp con người vào các nơi nguy hiểm và thực hiện những công việc khó khăn một cách hiệu quả.

Hơn nữa, vì biến dạng bụng không phải chỉ có ở gián, chiến lược của các nhà nghiên cứu có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các loài côn trùng khác như bọ cánh cứng, hoặc thậm chí có thể là côn trùng bay như ve sầu, trong tương lai.