Сінгапурські інженери створили захоплення на основі Венериної мухоловки - хижої рослини, що ловить комах у пастку, що закривається. Інженери під'єднали до пастки електроди і навчилися активувати пастку за допомогою електростимуляції. Стаття опублікована в журналі.
Замість невеликих роботів у деяких ситуаціях може бути зручно використовувати гібридні організми, що складаються з комахи (або іншої тварини) та електроніки для управління ім. Цей підхід дозволяє об'єднувати ефективні органи руху живих організмів з додатковими пристроями. У цій області вже є помітні розробки. Наприклад, інженери вже вміють керувати ходячими і літаючими комахами, а також для них вже створені прототипи мініатюрних камер і скидаються за командою датчиків.
Інженери з Наньянського технологічного університету під керівництвом Сяодуна Ченя (Xiaodong Chen) показали, що за аналогією з тваринами-кіборгами можна створювати і рослини із зовнішнім електронним управлінням. Вони взяли за основу Венерину мухоловку - хижу рослину, що виділяється тигмонастією, тобто здатністю швидко рухатися у відповідь на механічні роздратування. У неї є пастки, що складаються з двох половинок, розкритих в нормальному стані. На внутрішній поверхні створок пастки є чутливі волоски, які при механічному впливі, наприклад, приземленні комахи, дають пастці сигнал на захлопування. При цьому у неї є запобіжний механізм, що запобігає випадковим спрацьовуванням - вона вміє рахувати механічні стимули на волосинах. Якщо пастка виявила два дотики волосин, вона захлопується, а якщо після цього сталося ще три дотики, вона виділяє травні ферменти.
Механізм спрацьовування пастки заснований на виникненні потенціалу дії при контакті жертви з волосинами і подальшому набуханні частини пастки через осмосу. Інженери вирішили використовувати цю особливість і штучно створювати потенціал дії за допомогою електростимуляції. Вони створили чотири електроди, кожен з яких кріпиться на зовнішній бік пастки (по два на кожну створку: один для стимуляції, а інший для вимірювання потенціалів). Електроди складаються з полідиметилсилоксанового шару, що виконує роль підкладки і відносно жорсткої основи, сітки з тонких електропровідних золотих ниток, розташованих у випадковому порядку, і шару гідрогелю, який забезпечує якісний контакт з поверхнею пастки.
Експерименти з електродами показали, що у пастки є порогове напруження стимуляції в півтора вольта, починаючи від якого в ній утворюється потенціал дії. Інженери також виявили у пастки рефрактерний період - мінімальний час між виникненням двох потенціалів дії. Він виявився рівним 1,2 секунди. При цьому зазвичай під час стимуляції постійним струмом час між двома потенціалами був випадковим. Інженери також спробували стимулювати пастку періодичним сигналом з прямокутним профілем і виявили, що це дає набагато більшу точність і швидкість створення потенціалів дії. При частоті в два герці потенціали дії в пастці виникали раз на 1,3 0,1 секунди. Відповідно, час відгуку пастки, тобто її спрацювання після початку стимуляції, становить той же час.
Інженери створили на основі відрізаної пастки Венеріної мухоловки три прототипи захоплень. Один з них складається з пастки і підключеного мікроконтролера ESP8266 з підтримкою Wi-Fi. Вони показали, як пастка спрацьовує за натисканням кнопки на смартфоні, що передає сигнал на мікроконтролер. Другий прототип - це простий маніпулятор з нахиляною частиною, на кінці якого знаходиться пастка. З його допомогою вони змогли захопити і підняти невеликий дріт. Третій прототип дозволив показати, що стимуляція дозволяє досить точно розраховувати час спрацьовування пастки і ловити навіть рухомі цілі, в даному випадку - невеликий грузик на нитці.
Минулого року американські інженери вживили в мозок сарани електроди і навчилися використовувати її нюшливі реакції для виявлення вибухівки.