This post is also available in:
English (אנגלית)
שליטה בחרקים המשולבים במערכות אלקטרוניות מעוררת עניין רב בקרב חוקרים, המבקשים לשלב את הניידות והיעילות של יצורים חיים עם הדיוק של טכנולוגיה מודרנית. מערכות קיברנטיות המבוססות על חרקים פועלות בדרך כלל לפי עיקרון פשוט: התקן חיצוני שולח פקודות, והחרק מגיב. אך יצורים חיים אינם תמיד צפויים. לחץ, תנאי סביבה ומצב ביולוגי יכולים כולם להשפיע על ההתנהגות, ולהקשות על שליטה עקבית ואמינה.
כעת פיתחו חוקרים פלטפורמת שליטה ביו־היברידית שנוקטת גישה שונה. במקום לכוון את החרק באופן רציף, המערכת בוחנת תחילה את מצבו הפיזיולוגי, ומתערבת רק כאשר התנאים מתאימים להכוונה.
המערכת, המכונה Insect Synergy Circuit (ISC), נוסתה על תיקנים לוחשים ממדגסקר, שצוידו בתרמילים לבישים קלי משקל. התרמילים אוספים נתונים ביולוגיים והתנהגותיים, בהם קצב לב, פעילות עצבית ותנועת הגוף. על פי דיווח של Interesting Engineering, התיקנים מונחים באמצעות אור אולטרה־סגול ורטט, ולא באמצעות שליטה מכנית ישירה.
בלב המערכת נמצאת בינה מלאכותית המבוססת על למידת מכונה, שאומנה לזהות מצבים פיזיולוגיים וסביבתיים שונים. החוקרים חשפו את התיקנים לחמישה תרחישים: פעילות רגילה, אור אולטרה־סגול, גירויים כימיים, חום ומזון. באמצעות ניתוח האותות הביולוגיים ודפוסי התנועה, הצליחה המערכת לסווג את מצב החרק בדיוק של כ־93%.
החידוש המרכזי הוא שהמערכת אינה שולחת פקודות בכל מצב. אם החרק נראה לחוץ או מפגין התנהגות הימנעות, אותות ההכוונה מופסקים אוטומטית. רק כאשר המערכת מזהה מצב שבו החרק "פתוח" יותר להשפעה, מופעלים גירויים עדינים שנועדו לכוון את תנועתו. כך נוצר מודל אינטראקציה דו־כיווני, שבו המכונה מסתגלת לחרק, ולא רק כופה עליו התנהגות.
בניסויים השתמשו החוקרים במבוך מרובה תאים שכלל מזון ומכשולים סביבתיים. תיקנים שלא צוידו במערכת נטו להישאר בקרבת מקורות המזון, בעוד שהתיקנים המצוידים ב־ISC המשיכו לנוע ולחקור את כלל המבוך. התוצאות מצביעות על כך שניתן להכווין תנועה באופן יעיל, תוך שמירה על דפוסי ההתנהגות הטבעיים של החרק.
מנקודת מבט ביטחונית, מערכות ביו־היברידיות עשויות בעתיד לתמוך במשימות סיור, ניטור סביבתי או חיפוש במרחבים צפופים, שבהם לפלטפורמות ביולוגיות קטנות יש יתרון ניידות על פני רובוטים קונבנציונליים.
המחקר מדגיש גם מגמה רחבה יותר בעולם הרובוטיקה: פיתוח מערכות המשתפות פעולה עם אורגניזמים חיים באמצעות פרשנות של אותות ביולוגיים, במקום להסתמך בלעדית על שליטה חיצונית.
