テルアビブ大学のロボットがイナゴの耳で音を聞き反応

テルアビブ大学で開発中のロボットが、天然センサーである死んだイナゴの耳のおかげで電気信号を「聴く」ことができます。

これまでのところ、イナゴの耳を持つロボットによる呼びかけと応答は基本的なものです。研究者が手を叩くと、イナゴの耳が音を登録し、ロボットが前進します。研究者が2回手を叩くと、ロボットが後退します。

しかし、ロボットプラットフォームと生物学的要素の結合の実証は、エキサイティングな新しいアプリケーションのセットへの扉を開くものだと、プロジェクトのリード研究者で、イビ・アラダール・フライシュマン工学部とサゴル神経科学部の教授であるベン・M・マオズ博士は述べています。

「今日、動物のセンサーを使用しているあらゆる種類のタスクが、このようなロボットで置き換えられることを想像できます。例えば、麻薬や爆発物の嗅ぎ分けなどです」とマオズ博士はTech Briefsに語りました。

研究結果は学術誌『Sensors』に掲載されました。

イナゴ耳オンチップの外観

マイクロ流体チップがカスタム設計された吸引電極に接続されます。チップ内に収容されたイナゴの聴覚神経が、記録前に吸引電極に引き込まれます。「耳オンチップ」はセンサーとして機能し、音に応答します。

カスタマイズされたチップと吸引電極に加えて、ロボットプラットフォームには信号増幅器とコントローラーおよび信号プロセッサーシステム（CSPS）が含まれます。

耳オンチップは、器官に酸素と栄養を供給して耳を生きたまま保ちながら、イナゴの耳から電気信号を取り出し、増幅してロボットに送信します。

イナゴ専門家のアミール・アヤリ教授（動物学部門）、音響専門家のヨッシ・ヨベル教授（サゴル神経科学部門）とともに、マオズ博士はロボットの電子マイクロフォンを死んだ昆虫の耳で置き換えました。

耳は環境からの信号——この場合は空気中の振動——を検知します。特別なチップが昆虫の入力をロボットのものに変換します。

この種の成果——技術システムを生物学的システムで置き換えること——は、より優れた感度とエネルギー効率を可能にすると、マオズ博士は述べています。

「生物学的システムは電子システムに比べて無視できるほどのエネルギーしか消費しません。微小であり、したがって極めて経済的で効率的です」と、マオズ博士は3月に述べています。

以下のTech BriefsとのQ&Aで、マオズ博士が自然から真に学ぶ技術で彼が描く未来について語っています。

Tech Briefs: この成果の意義は何ですか？

ベン・M・マオズ博士: この研究の意義は、生物学的要素をロボットプラットフォームと統合できるという概念実証を示したことです。より具体的には、音の入力として機能する聴覚システムを取り出し、ロボットのナビゲートに使用できることを示しました。

ここでは聴覚システムで示しましたが、より多くのアプリケーションへの扉を開きます。

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Tech Briefs: 酸素と栄養の供給を必要とするシステムを構築するつもりですか？ それともイナゴの耳を模倣してハードウェア相当品を構築しようとしますか？

マオズ博士: この問題はプロジェクトの主要な課題の1つです。イナゴの耳を生きたまま保つために、酸素と栄養を常時供給する洗練されたデバイスを設計しなければなりませんでした。

Tech Briefs: 栄養を更新する必要がありますか？ どのくらいの頻度で？

マオズ博士: はい、耳には新鮮な栄養を与える必要があります。手動で4〜6時間ごと、または持っている灌流システムで連続的に行えます。

Tech Briefs: このシステムはどのような外観ですか？

マオズ博士: デバイスは「マイクロ流体チップ」で、特別なチャネルとホルダーがあり、耳を空気近くに保持しつつ、内部には耳に必要な栄養を供給する特別な液体があります。

Tech Briefs: なぜイナゴを選んだのですか？

マオズ博士: 音響専門家のヨッシ・ヨベル教授とイナゴ専門家のアミール・アヤリ教授と一緒に仕事ができたのは幸運でした。その上、イナゴが持つ優れた聴覚能力があるため、これで始めることにしました。

Tech Briefs: イナゴの応用はデモンストレーションに近いですか？ そんな検出器を持つロボットで何ができますか？

マオズ博士: プロジェクトが非常に野心的だったため、電子センサー（この場合はマイクロフォン）と比較的「容易」な感覚から統合を始めました。概念が実際に機能することがわかった今、今日の技術ではより作成が困難な他のセンシング能力（嗅覚など）に取り組んでいます。

Tech Briefs: 「スメリコプター」のような、より生物学的な技術の未来を想像しますか？ より生物学的な技術を採用する利点は何ですか？

マオズ博士: 数百万年の進化が、今日の技術では模倣できない小型、高感度、高効率のセンサーを作り出しました。したがって、これらの驚異的なセンシング能力をロボットプラットフォームと統合・活用したいと考えています。

Tech Briefs: 次のテストは？ イナゴ応用の改良、それとも他の種類の生物を使った新しいアイデアの試行？

マオズ博士: 現在、「全世界のベスト」を統合することを考えています。これには異なる昆虫からのセンサーアレイが含まれます。これは1つの感覚を複数の生物で扱うか、異なる生物からの複数のセンサーを含む可能性があります。論文発表後、多くの人々がクレイジーで面白いアイデアと応用で連絡をくれており、現在それらを検討中です。

アイデアはありますか？ より生物学的な技術アプローチについてどう思いますか？ 以下に質問とコメントを共有してください。