Nếu như các nhà nghiên cứu tại Viện Đại học Virginia Tech có thể sớm chuyển đổi các mô phỏng ảo của một loại robot sử dụng vi khuẩn để điều khiển vào thế giới thực, chúng ta có thể sẽ sớm thấy được những loại robot trong tương lai sẽ có một bộ não hữu cơ như con người.
Trong một nghiên cứu được công bố vào hôm 16/7 trên trang Scientific Reports, hai nhà nghiên cứu Keith C. Heyde và Warren Ruder đến từ Cục kỹ thuật hệ thống sinh học tại Virginia Tech ở Mỹ đã mô tả về cách sử dụng một mô hình toán học để chứng minh cách một microbiome (được hiểu là toàn bộ hệ gen của các vi sinh vật sống trên và trong cơ thể con người, như vi khuẩn, trực khuẩn..) trong thí nghiệm của hai nhà nghiên cứu là vi khuẩn E.Coli có thể điều khiển được một robot.
Để làm được điều này, Ruder đã ủ vi khuẩn E.coli và sau đó sử dụng hệ thống nuôi cấy tự cân bằng theo giới hạn chất dinh dưỡng có sử dụng công nghệ kênh dẫn vi lưu để đo các phản ứng của vi khuẩn bên trong các robot với hệ thống cảm biến và khả năng di động đơn giản. Tất cả quá trình này sẽ được mô phỏng trong không gian ảo.
Ruder cho biết: "Chúng tôi nghĩ robot là cơ thể vật chủ và các vi khuẩn giống như microbiome sống trên vật chủ đó. Để tạo nên mô hình này, chúng tôi đã tạo ra một tập hợp các phương trình toán học và mối quan hệ giữa các thành phần của hệ thống mà chúng tôi sẽ mô phỏng trên máy tính".
Ruder cũng giải thích rằng, các tế bào trong hệ thống nuôi cấy tự cân bằng theo giới hạn chất dinh dưỡng có sử dụng công nghệ kênh dẫn vi lưu được thiết kế để có thể phát ra một thứ ánh sáng huỳnh quang hoặc protein.
Các tín hiệu này có thể được lọc ra thông qua kinh hiển vi được gắn vào hệ thống và sau đó sẽ được gắn vào trong robot, giúp chúng có thể di chuyển được theo những hướng nhất định.
Khi các nhà nghiên cứu kiểm tra hành vi của robot trong mô hình ảo, họ thấy rằng các mô hình thử nghiệm trên robot hoạt động khá hiệu quả. Thậm chí robot đã có thể gửi lại những tín hiệu tới vi khuẩn khi chúng được nhận được lệnh.
Sinh học tổng hợp đã được phát triển và nở rộ theo cấp số nhân trong vòng hơn 1 thập kỷ qua. Ước tính, thị trường sinh học tổng hợp trên toàn cầu sẽ đạt giá trị lên tới 10,8 tỷ USD trong năm 2016.
Nhà nghiên cứu Warren Ruder.
Ruder lạc quan hình dung rằng, trong tương lai hệ thống kết hợp giữa vi khuẩn và robot có thể sẽ được sử dụng để tìm hiểu sự tương tác giữa vi khuẩn trong đất và hoạt động chăn nuôi.
Ông cũng cho rằng, các vi khuẩn có thể được sử dụng để làm sạch dầu tràn. Đồng thời, Ruder cũng thừa nhận rằng việc kiểm soát được các vi khuẩn ngoài tự nhiên thực sự là một nhiệm vụ và thách thức quan trọng của lĩnh vực sinh học tổng hợp.
Ông cho rằng, vi khuẩn có thể sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn nạn về môi trường hay ngăn chặn và bảo vệ điện thoại khỏi các vi khuẩn khác.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu mới chỉ tạo ra được một hệ thống robot và vi khuẩn duy nhất. Tuy nhiên, trong thời gian tới nhóm nghiên cứu của Ruder dự kiến sẽ tạo ra được một môi trường ảo cho nhiều robot khác nhau để thử nghiệm khả năng chuyển đổi của các microbiome sẽ mạnh mẽ như thế nào trong các trường hợp khác nhau.
