Program Komputer 2022: AI Mengontrol Cacing Robot – Para ahli robotik untuk pertama kalinya membangun sistem komputasi otomatis untuk mengendalikan pergerakan organisme multiseluler yang hidup—cacing hasil rekayasa genetika (Caenorhabditis elegans) yang ototnya berkontraksi sebagai respons terhadap cahaya biru.
Nematoda yang dipandu laser, yang dijelaskan minggu lalu (30 Juni) di Science Robotics, disebut RoboWorm.
“Sebagian besar robot mikro biohibrid [dalam pengembangan] terutama didasarkan pada bakteri,” kata Li Zhang, peneliti bahan nano dan robotika mikro di Universitas Cina Hong Kong yang tidak terlibat dalam penelitian. mrchensjackson.com
Namun dalam penelitian ini, “mereka mengusulkan penggunaan C. elegans, cacing, sebagai agen robot . . . [dalam] cara yang sangat menarik dan cerdas.”
Dunia alami adalah sumber inspirasi yang tak ada habisnya untuk prestasi rekayasa manusia, dan tidak ada tempat yang lebih nyata daripada di bidang robotika. premium303
Hewan telah mengilhami cara robot besar berjalan, terbang, dan berenang, sementara pada skala mikrorobotik, ahli robotik menggunakan sel hidup dan mikroorganisme yang sebenarnya untuk melakukan tugas yang dikendalikan komputer seperti bakteri magnet yang dapat mengangkut obat-obatan atau neutrofil yang dapat diarahkan ke tumor. https://3.79.236.213/
Sekarang, insinyur Xinyu Liu dari University of Toronto dan rekan-rekannya telah melangkah lebih jauh dengan mengubah seluruh organisme multiseluler yang hidup menjadi mikrorobot biologis yang dapat dikontrol.
Organisme tersebut, C. elegans, adalah cacing nematoda yang hidup bebas dengan panjang kira-kira 1 mm yang hidup di dalam tanah dan merupakan organisme model yang dipelajari secara ekstensif di laboratorium di seluruh dunia.
Liu mengatakan dia tidak memikirkan aplikasi tertentu untuk RoboWorm; sebaliknya, penciptaannya adalah “demonstrasi konseptual.”
Tapi itu mungkin menginspirasi perkembangan mikrorobotik lebih lanjut. Memang, kata Zhang, sementara C. elegans tidak hidup pada manusia, ia memiliki kerabat parasit dekat yang hidup, dan mungkin RoboWorm versi masa depan dapat digunakan secara biomedis.
Untuk menghasilkan RoboWorm, tim Liu menggunakan strain C. elegans yang direkayasa secara genetik di mana sel-sel otot menghasilkan saluran ion responsif cahaya yang disebut channelrhodopsin.
Ketika otot cacing disinari dengan laser biru, saluran terbuka, ion kalsium membanjiri sel, dan mesin kontraksi diaktifkan. Sinyal neuromuskular cacing itu sendiri pertama kali dinonaktifkan dengan obat antiparasit yang disebut ivermectin yang melumpuhkan hewan.
Pada dasarnya, mereka memutuskan kontrol internal worm untuk menghentikan mereka mengganggu, jelas insinyur Sylvain Martel dari Polytechnique Montréal yang tidak berpartisipasi dalam penelitian ini.
Untuk mengarahkan penggerak sebagai lawan dari kontraksi otot acak, tim pertama-tama menganalisis gerakan cacing alami dan aktivitas otot di bawah mikroskop.
Berdasarkan studi ini, mereka menentukan cara menargetkan tubuh cacing—menggunakan mikroskop khusus yang dapat mengirimkan sinar laser berpola tepat—sehingga mengaktifkan otot tertentu dalam pola tertentu.
Memindai pola laser ini di sepanjang cacing menyebabkan gelombang kontraksi otot yang mendorong cacing maju dalam gerakan khas bentuk-S, atau sinusoidal.
Tim kemudian sepenuhnya mengotomatiskan sistem panduan RoboWorm. Algoritme pemrosesan gambar melacak pergerakan hewan secara real time dan memasukkan data kembali ke algoritme yang mengontrol posisi laser dan pola sinar.
Dengan cara ini mereka dapat mendorong cacing maju, mundur, dan—dengan mengubah intensitas sinar laser tertentu dan oleh karena itu kekuatan kontraksi otot tertentu—mengarahkan hewan melalui kurva bertahap atau tajam dan bahkan membuat mereka mundur dua kali lipat.
Sebagai ujian akhir dari sistem otomatis dan worm, tim memprogram komputer untuk memandu worm melalui labirin.
Sementara aplikasi biomedis mungkin “terlalu jauh untuk dibayangkan” saat ini, Liu mengatakan dia berpikir bahwa sistem itu akan berguna untuk mempelajari biologi alami penggerak pada nematoda, serta untuk membantu desain robot mikro masa depan.
RoboWorm “menyediakan jalan baru, kemungkinan baru bagi para peneliti untuk memajukan bidang mikrorobotik,” kata Martel.
“Ini sangat disambut. . . [dan memiliki] potensi yang sangat menarik.”