Es hört sich wie eine Spielerei ein, eröffnet aber tatsächlich das weite Feld für Cyborg-Entitäten, wo Technik und Biologie kombiniert bzw miteinander verbunden werden. Der Gehörsinn von Heuschrecken ist da der erste Schritt. Es lassen sich so alle Sinnesorgane von Insekten mit einem entsprechenden “Roboter” verknüpfen. Da sind theoretisch mal keine Grenzen. Die Verküpfung kann vom Geruchssinn bis über den Sinn, Erdmagnetfelder zu “sehen”, reichen. Nur mehr der Himmel ist da die Grenze.
Prof. Dr. Ben Maoz führt dies näher aus: “Es sollte klar sein, dass biologische Systeme im Vergleich zu elektronischen Systemen vernachlässigbar wenig Energie verbrauchen. Sie sind miniaturisiert und daher auch extrem sparsam und effizient. Zum Vergleich: Ein Laptop verbraucht etwa 100 Watt pro Stunde, während das menschliche Gehirn etwa 20 Watt pro Tag verbraucht. Die Natur ist viel weiter entwickelt als wir, also sollten wir sie nutzen. Das Prinzip, das wir demonstriert haben, lässt sich auch auf andere Sinne wie Geruch, Sehen und Tastsinn anwenden. Einige Tiere haben zum Beispiel erstaunliche Fähigkeiten, Sprengstoff oder Drogen aufzuspüren; die Erschaffung eines Roboters mit einer biologischen Nase könnte uns helfen, menschliches Leben zu erhalten und Kriminelle auf eine Art und Weise zu identifizieren, die heute nicht möglich ist. Einige Tiere wissen, wie man Krankheiten erkennt. Andere können Erdbeben spüren. The sky is the limit.“
In der Pressemitteilung erklärt die Tel Aviv University (TAU) weiter: “Eine technologische und biologische Entwicklung, die in Israel und der Welt beispiellos ist, wurde an der Universität Tel Aviv erreicht.
Zum ersten Mal wurde das Ohr einer toten Heuschrecke mit einem Roboter verbunden, der die elektrischen Signale des Ohrs empfängt und entsprechend reagiert. Das Ergebnis ist außergewöhnlich: Wenn die Forscher einmal klatschen, hört das Ohr der Heuschrecke den Ton und der Roboter bewegt sich vorwärts; wenn die Forscher zweimal klatschen, bewegt sich der Roboter rückwärts.
Die interdisziplinäre Studie wurde von Idan Fishel geleitet, einem gemeinsamen Masterstudenten unter der gemeinsamen Aufsicht von Dr. Ben M. Maoz von der Iby and Aladar Fleischman Faculty of Engineering und der Sagol School of Neuroscience, Prof. Yossi Yovel und Prof. Amir Ayali, Experten der School of Zoology und der Sagol School of Neuroscience zusammen mit -, Dr. Anton Sheinin, Idan, Yoni Amit und Neta Shavil. Die Ergebnisse der Studie wurden in der renommierten Zeitschrift Sensors veröffentlicht.
Die Forscher erklären, dass sie zu Beginn der Studie untersuchen wollten, wie die Vorteile biologischer Systeme in technologische Systeme integriert werden können und wie die Sinne einer toten Heuschrecke als Sensoren für einen Roboter verwendet werden können. “Wir haben uns für den Hörsinn entschieden, weil er sich leicht mit bestehenden Technologien vergleichen lässt, im Gegensatz zum Geruchssinn zum Beispiel, wo die Herausforderung viel größer ist“, sagt Dr. Maoz. “Unsere Aufgabe war es, das elektronische Mikrofon des Roboters durch das Ohr eines toten Insekts zu ersetzen, die Fähigkeit des Ohrs zu nutzen, die elektrischen Signale aus der Umgebung, in diesem Fall Vibrationen in der Luft, zu erkennen und mit Hilfe eines speziellen Chips den Input des Insekts in den des Roboters umzuwandeln.“
Um diese einzigartige und unkonventionelle Aufgabe zu bewältigen, sah sich das interdisziplinäre Team (Maoz, Yovel und Ayali) mit einer Reihe von Herausforderungen konfrontiert. In der ersten Phase bauten die Forscher einen Roboter, der in der Lage ist, auf Signale zu reagieren, die er aus der Umgebung erhält.
Dann gelang es den Forschern in einer multidisziplinären Zusammenarbeit, das tote Heuschreckenohr zu isolieren und zu charakterisieren und es lange genug am Leben, d.h. funktionsfähig, zu halten, um es erfolgreich an den Roboter anzuschließen.
In der letzten Phase gelang es den Forschern, einen Weg zu finden, die vom Heuschreckenohr empfangenen Signale so aufzunehmen, dass sie vom Roboter genutzt werden können. Am Ende des Prozesses war der Roboter in der Lage, die Töne zu “hören” und entsprechend zu reagieren.
“Das Labor von Prof. Ayali hat viel Erfahrung in der Arbeit mit Heuschrecken, und sie haben die Fähigkeiten entwickelt, das Ohr zu isolieren und zu charakterisieren“, erklärt Dr. Maoz. “Das Labor von Prof. Yovel hat den Roboter gebaut und den Code entwickelt, der es dem Roboter ermöglicht, auf elektrische Hörsignale zu reagieren. Und mein Labor hat ein spezielles Gerät – Ear-on-a-Chip – entwickelt, das es ermöglicht, das Ohr während des gesamten Experiments am Leben zu erhalten, indem es das Organ mit Sauerstoff und Nahrung versorgt, während die elektrischen Signale aus dem Ohr der Heuschrecke entnommen, verstärkt und an den Roboter übertragen werden können.“
Im Allgemeinen haben biologische Systeme einen großen Vorteil gegenüber technischen Systemen – sowohl in Bezug auf die Empfindlichkeit als auch auf den Energieverbrauch.
Diese Initiative der Forscher der Universität Tel Aviv öffnet die Tür zu sensorischen Integrationen zwischen Robotern und Insekten – und könnte viel umständlichere und teurere Entwicklungen auf dem Gebiet der Robotik überflüssig machen.”
English Summary
A technological and biological development that is unprecedented in Israel and the world has been achieved at Tel Aviv University. For the first time, the ear of a dead locust has been connected to a robot that receives the ear’s electrical signals and responds accordingly. The result is extraordinary: When the researchers clap once, the locust’s ear hears the sound and the robot moves forward; when the researchers clap twice, the robot moves backwards. The interdisciplinary study was led by Idan Fishel, a joint master student under the joint supervision of Dr. Ben M. Maoz of the Iby and Aladar Fleischman Faculty of Engineering and the Sagol School of Neuroscience, Prof. Yossi Yovel and Prof. Amir Ayali, experts from the School of Zoology and the Sagol School of Neuroscience together with –, Dr. Anton Sheinin, Idan, Yoni Amit, and Neta Shavil. The results of the study were published in the prestigious journal Sensors
Quelle/Sender (ausgewählt, adaptiert, endübersetzt ohne Gewähr von Glocalist. Übernommene Passagen durch Anführungszeichen markiert): TAU