Ong và rễ robot mang lại hy vọng về môi trường lành mạnh hơn và đủ thức ăn

Ong và rễ robot mang lại hy vọng về môi trường lành mạnh hơn và đủ thức ăn

    Ong và rễ robot mang lại hy vọng về môi trường lành mạnh hơn và đủ thức ăn

    Robotics và AI có thể giúp xây dựng các đàn ong khỏe mạnh hơn, mang lại lợi ích cho đa dạng sinh học và cung cấp thực phẩm. Ảnh: © Lorenzo Bernini, Shutterstock.com.

    Robotic bees and roots offer hope of healthier environment and sufficient food

    Con ong robot sao chép về nhà của nữ hoàng không ngờ tới của một tổ ong. Nhưng không giống như những bản sao nổi loạn trong bộ phim kinh dị khoa học viễn tưởng Blade Runner năm 1982, những bản sao này ở đây để hoạt động.

    Kết hợp rô-bốt thu nhỏ, trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học, kế hoạch dành cho ong rô-bốt là kích thích ong chúa đẻ trứng, chẳng hạn như bằng cách cho ong chúa ăn đúng loại thức ăn vào đúng thời điểm.

    Tồn tại và phát triển
    Tiến sĩ Farshad Arvin, nhà khoa học máy tính và người máy tại Đại học Durham, Vương quốc Anh, cho biết: “Chúng tôi dự định sẽ tác động đến toàn bộ hệ sinh thái bằng cách chỉ tương tác với một loài động vật duy nhất, đó là mối chúa”. "Nếu chúng ta có thể duy trì các hoạt động như đẻ trứng diễn ra vào đúng thời điểm, chúng ta hy vọng sẽ có đàn bố mẹ khỏe mạnh hơn, đàn hoạt động tích cực và khỏe mạnh hơn. Điều này sau đó sẽ cải thiện quá trình thụ phấn."

    Trong khi điều đó diễn ra trên bề mặt, rễ robot biến hình có thể thích nghi và tương tác với thực vật và nấm rất khó hoạt động dưới lòng đất. Ở đó, thực vật và các đối tác nấm của chúng tạo thành mạng lưới rộng lớn.

    Những con ong và rễ robot này đang được phát triển bởi hai dự án. Cả hai sáng kiến đều đang xem xét cách thức các phiên bản nhân tạo của các sinh vật đóng vai trò trung tâm trong việc duy trì hệ sinh thái có thể giúp các sinh vật ngoài đời thực và môi trường của chúng tồn tại và phát triển—trong khi vẫn đảm bảo nguồn thức ăn dồi dào cho con người.

    Điều đó có thể rất quan trọng đối với tương lai lâu dài của hành tinh, đặc biệt là với nhiều loài hiện đang phải đối mặt với sự suy giảm dân số nghiêm trọng do các mối đe dọa bao gồm mất môi trường sống, ô nhiễm và biến đổi khí hậu.

    Một trong những loài có nguy cơ là ong mật, một loài chủ chốt trong quá trình thụ phấn nhờ côn trùng cần thiết cho 75% cây trồng được trồng làm lương thực cho con người trên toàn cầu.

    Phù hợp với một nữ hoàng
    Dự án RoboRoyale do Arvin lãnh đạo kết hợp các công nghệ vi mô, sinh học và máy học để nuôi dưỡng sức khỏe của ong chúa.

    Theo Arvin, một khía cạnh độc đáo của RoboRoyale là nó tập trung duy nhất vào nữ hoàng chứ không phải toàn bộ thuộc địa. Ông cho biết ý tưởng này nhằm chứng minh cách hỗ trợ một sinh vật chủ chốt duy nhất có thể kích thích sản xuất trong toàn bộ môi trường, có khả năng ảnh hưởng đến hàng trăm triệu sinh vật.

    Hệ thống nhiều rô-bốt mà nhóm hy vọng sẽ bắt đầu thử nghiệm trong những tháng tới, theo thời gian sẽ học cách chải lông cho ong chúa để tối ưu hóa quá trình đẻ trứng và sản xuất pheromone—mùi hương hóa học ảnh hưởng đến hành vi của tổ ong.

    Hệ thống này đang được triển khai trong các tổ ong quan sát bằng kính nhân tạo ở Áo và Thổ Nhĩ Kỳ, với các bản sao ong được thiết kế để thay thế cái gọi là ong chúa thường tương tác với ong chúa.

    Thức ăn cho cá bố mẹ
    Một mục tiêu là những con ong robot có khả năng kích thích đẻ trứng bằng cách cung cấp cho ong chúa các loại thực phẩm giàu protein cụ thể vào đúng thời điểm để thúc đẩy hoạt động này. Đổi lại, một lợi ích dự kiến là sự gia tăng số lượng ong và các chuyến bay tìm kiếm thức ăn sẽ đồng nghĩa với việc hệ sinh thái xung quanh thụ phấn mạnh hơn để hỗ trợ sự phát triển của thực vật và động vật.

    Hệ thống này cho phép sáu đến tám con ong chúa robot, một số được trang bị máy ảnh siêu nhỏ, được điều khiển bên trong tổ ong quan sát bằng một bộ điều khiển gắn với chúng từ bên ngoài. Mục tiêu cuối cùng là làm cho những con ong robot hoàn toàn tự chủ.

    Trước đó, nhóm RoboRoyale đã quan sát ong chúa trong một số tổ ong bằng máy ảnh độ phân giải cao và phần mềm phân tích hình ảnh để hiểu rõ hơn về hành vi của chúng.

    Nhóm nghiên cứu đã thu được hơn 150 triệu mẫu quỹ đạo của ong chúa bên trong tổ ong và cảnh quay chi tiết về các tương tác xã hội của chúng với những con ong khác. Bây giờ nó đang phân tích dữ liệu.

    Sau khi toàn bộ hệ thống robot được thử nghiệm đầy đủ, các nhà nghiên cứu RoboRoyale hy vọng nó sẽ thúc đẩy sự hiểu biết về tiềm năng của công nghệ lai sinh học không chỉ ở ong mà còn ở các sinh vật khác.

    "Nó có thể dẫn đến một loại công nghệ bền vững mới có tác động tích cực đến các hệ sinh thái xung quanh," Arvin nói.

    Robotic bees and roots offer hope of healthier environment and sufficient food]


    Thiết kế ý tưởng của bộ điều khiển robot RoboRoyale. © Farshad Arvin, 2023.
    Gỗ Wide Web


    Dự án khác, I-Wood, đang khám phá một loại mạng xã hội rất khác—một loại mạng ngầm.

    Các nhà khoa học tại Viện Công nghệ Ý (IIT) ở Genoa đang nghiên cứu cái mà họ gọi là Wood Wide Web. Nó bao gồm các rễ cây được kết nối với nhau thông qua một mạng lưới nấm cộng sinh cung cấp cho chúng chất dinh dưỡng và giúp chúng chia sẻ tài nguyên và giao tiếp.

    Để hiểu rõ hơn về các mạng này và tìm cách kích thích sự phát triển của chúng, I-Wood đang phát triển các loại rễ robot mềm, có thể thay đổi hình dạng, có thể thích ứng và tương tác với thực vật và nấm. Ý tưởng là rễ cây rô-bốt sử dụng một máy in 3D thu nhỏ ở phần đầu của nó để cho phép nó phát triển và phân nhánh, từng lớp một, để đáp ứng với các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm và chất dinh dưỡng sẵn có.

    "Những công nghệ này sẽ giúp 

    nâng cao kiến thức về mối quan hệ giữa cộng sinh và vật chủ," Tiến sĩ Barbara Mazzolai, một nhà chế tạo robot IIT, người đứng đầu dự án cho biết.

    Nhóm của Mazzolai có một nhà kính để trồng lúa được cấy nấm. Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã kiểm tra riêng rẽ sự phát triển của rễ và nấm.

    Chẳng bao lâu nữa, họ dự định hợp nhất những phát hiện của mình để xem tương tác giữa chúng xảy ra như thế nào, khi nào và ở đâu và nó liên quan đến những phân tử nào.

    Những phát hiện này sau này có thể được sử dụng bởi robot của I-Wood để giúp sự cộng sinh tự nhiên giữa nấm và rễ hoạt động hiệu quả nhất có thể. Nhóm hy vọng sẽ bắt đầu thử nghiệm robot trong nhà kính vào cuối năm nay.

    Theo Mazzolai, bộ rễ của robot có thể được lập trình để di chuyển tự động, nhờ sự trợ giúp của các cảm biến trong đầu của chúng. Giống như cách rễ thật hoặc giun đất di chuyển dưới lòng đất, chúng cũng sẽ tìm những lối đi dễ di chuyển hơn do đất mềm hơn hoặc ít chặt hơn.

    Tinh chỉnh thương mại
    Nhưng có những thách thức trong việc kết hợp robot với thiên nhiên.

    Ví dụ, ong rất nhạy cảm với các vật thể lạ trong tổ của chúng và có thể loại bỏ chúng hoặc phủ sáp lên chúng. Điều này làm cho việc sử dụng các mục như thẻ theo dõi trở nên khó khăn.

    Tuy nhiên, những con ong đã trở nên dễ chấp nhận hơn sau khi nhóm điều chỉnh các yếu tố của thẻ như lớp phủ, vật liệu và mùi của chúng, theo Arvin của RoboRoyale.

    Bất chấp những thách thức này, Arvin và Mazzolai tin rằng người máy và trí tuệ nhân tạo có thể đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hệ sinh thái và môi trường trong dài hạn. Đối với Mazzolai, sức hấp dẫn nằm ở tiềm năng của công nghệ trong việc đưa ra những phân tích sâu hơn về những tương tác ít được hiểu rõ giữa thực vật, động vật và môi trường.

    Ví dụ: với mạng lưới ngầm của rễ cây và nấm được cho là rất quan trọng để duy trì hệ sinh thái lành mạnh và hạn chế sự nóng lên toàn cầu bằng cách khóa carbon, bộ rễ rô-bốt của dự án có thể giúp làm sáng tỏ cách chúng ta có thể bảo vệ và hỗ trợ các quá trình tự nhiên này.

    “Mô phỏng sinh học trong robot và công nghệ sẽ có vai trò cơ bản trong việc cứu hành tinh của chúng ta,” Mazzolai nói.

    Zalo
    Hotline