INSETO CIBORGUE

Robô-mariposa integra cérebro biológico a robô


Colocar inteligência nos robôs não é uma tarefa fácil. Dar-lhes visão é um pouco menos complicado, mas nem por isso algo simples de se fazer ou que tenha alcançado grande eficiência até agora.

 

Com base nessas constatações, engenheiros da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos, resolveram partir para uma solução mais simples. Por que não conectar a um robô o cérebro e os olhos de um animal, aproveitando essas estruturas biológicas que a natureza levou milhões de anos para desenvolver a aprimorar?

Detectando movimento

A idéia deu resultados interessantes. O animal escolhido foi uma minúscula mariposa, que foi imobilizada no interior de um tubo plástico. Eletrodos conectados ao cérebro da mariposa capturam os impulsos elétricos gerados quando o inseto move seus olhos. Esses impulsos são passados para o computador do robô, que se move acompanhando o movimento dos olhos da mariposa.

  Mesmo com um cérebro menor do que um grão de arroz, a mariposa tem uma capacidade de  detectar movimentos que está muito além do que a mais avançada tecnologia da robótica atual permite fazer. Isso resultou em um robô altamente eficiente para acompanhar qualquer tipo de movimento.
 

Integração de cérebro e robótica

É mais um avanço nas pesquisas que procuram integrar cérebro e robótica, estudos que prometem um dia dar condições para que pessoas portadores de deficiências ou vítimas de acidentes possam controlar equipamentos apenas com seus pensamentos.

Embora usando uma "mariposa inteira", o objetivo dos pesquisadores é chegar a utilizar apenas os neurônios individuais como sensores para os robôs do futuro. Para conhecer outros detalhes da pesquisa veja Biologia e eletrônica se mesclam para dar visão a robôs

Inseto ciborgue é o primeiro a sobreviver ao implante de chips

Cientistas da Universidade de Cornell, Estados Unidos, afirmaram ter conseguido o primeiro sucesso em sua pesquisa para implantar dispositivos eletrônicos em insetos. A mariposa Manduca Sexta sobreviveu depois que um chip foi implantado quando ela ainda era uma lagarta.

Micro-veículos autônomos

Vários grupos de cientistas trabalham no desenvolvimento de micro-veículos autônomos, principalmente para a coleta de informações por meio de micro- sensores. Mas essas pesquisas esbarram em uma grande variedade de dificuldades, como a quantidade de combustível, os minúsculos motores e a aerodinâmica. Os insetos já têm todos esses problemas resolvidos.

Simplesmente colar os equipamentos eletrônicos sobre o corpo dos insetos também não é um solução adequada, porque assim não haveria nenhum controle sobre o vôo e os cientistas somente por acaso conseguiriam coletar dados dos locais desejados e pelo tempo necessário.

Insetos ciborgues

A solução encontrada foi criar insetos ciborgues, implantando os dispositivos eletrônicos no corpo dos insetos. Para evitar a rejeição pelo organismo dos animais, os cientistas resolveram implantar os equipamentos ainda na fase de larva. Desta forma o inseto se desenvolve já com os implantes eletrônicos em seu corpo, que passam a fazer parte de seu organismo e não mais sofrem rejeição. Quando nasce, o inseto já é um cirborgue completamente funcional.

A teoria pode parecer simples, mas há ainda um longo caminho até que os insetos adultos possam ser totalmente controlados. A mariposa agora apresentada foi o primeiro exemplar de um inseto ciborgue que sobreviveu à metamorfose, chegando à idade adulta com todos os implantes eletrônicos funcionando e apresentando plenas condições de voar.

O implante eletrônico é um chip microfluídico, que consegue interagir com as funções vitais do animal ciborgue.

Inseto tem voo controlado por eletrodos implantados no cérebro

Na foto ainda não está colocada a bateria, do tipo botão, que é colada sobre o chip. [Imagem: Maharbiz Lab]

Pesquisadores da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, implantaram eletrodos controlados por chips neurais diretamente no cérebro de abelhas, besouros e mariposas, usando os dispositivos para controlar remotamente o voo dos insetos.

O resultado é fruto de um esforço de pesquisa que já dura vários anos. Em 2007, a mesma equipe conseguiu fazer com que um inseto ciborgue sobrevivesse ao implante dos chips.

O inseto ciborgue, que ainda não voava de forma controlada, foi utilizado por pesquisadores associados para controlar um robô. Os olhos do inseto funcionam como os olhos do robô, controlando seu movimento - veja Robô-mariposa integra cérebro biológico a robô.

Chip neurológico

Agora, finalmente os pesquisadores tiveram sucesso em controlar o comportamento e o voo dos animais.

O chip neurológico foi implantado em abelhas, besouros e mariposas. A mariposa Mecynorrhina torquata e os besouros foram capazes de levantar voo levando consigo o chip e o aparato de controle, que ainda é muito pesado para insetos menores.

Hirotaka Sato e Michel Maharbiz começaram controlando de forma independente as asas dos insetos. Para isso, os animais eram mantidos fixos em barras oscilantes.

O acionamento dos eletrodos implantados no cérebro dos animais faz com que eles batam suas asas com uma velocidade correspondente à frequência dos sinais elétricos. O implante é feito ainda durante a fase de pupa do animal.

Depois de conseguirem controlar de forma independente as duas asas, os pesquisadores instalaram uma versão sem fios do chip neurológico nos insetos maiores, que foram capazes de voar com eles, sendo controlados à distância no interior de uma sala.

Voo controlado à distância

Um pulso específico faz com que o animal inicie o voo. A seguir, ele pode ser induzido a virar numa ou noutra direção por meio do envio de estímulos para o músculo da asa do lado oposto à direção que se deseja que ele vire. Assim que o impulso cessa, o animal volta a voar em linha reta.

O controle ainda não é absolutamente preciso, sendo que os animais obedecem em 75% das vezes que os comandos são enviados. Um comando específico faz com que o animal pouse suavemente.

Controle sem fios

Somente agora que o princípio de funcionamento e o programa de controle tiveram seu funcionamento comprovado é que os pesquisadores começarão o trabalho de miniaturização do sistema de controle sem fios.

O dispositivo consiste de estimuladores neurais e estimuladores musculares, conectados diretamente ao cérebro do animal. Os eletrodos ligam-se a um microcontrolador, que por sua vez recebe os sinais de comando através de um receptor de rádio. Todo o equipamento é alimentado por uma microbateria de lítio, do tipo das usadas em relógios.

Todos os experimentos foram feitos em uma sala fechada, com antenas distribuídas que permitiram o controle dos animais à distância mesmo com a baixa potência do microrreceptor. Para voos mais altos, em ambientes abertos, o grande desafio será a alimentação do chip neurológico e de um sistema de rádio de maior potência.

Baterias são inviáveis, porque seriam pesadas demais para que o animal as carregue. Outras opções são capacitores, células solares e até mesmo atuadores piezoelétricos, que captem uma parte da energia necessária a partir da vibração das próprias asas do inseto.
 vídeo:
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