Новые движения для самозащиты: как растения могут вдохновить дизайн мягкой робототехники будущего
Растения изучаются в новом ключе, чтобы вдохновить будущие конструкции био-гибридных мягких роботов.
"Растения — это система, подобная самолетам, поездам и автомобилям", — объяснил профессор Фил ЛеДюк. "Мы хотим понять механические системы растений, особенно их сенсорное и сигнальное поведение, чтобы потенциально интегрировать их в био-гибридные системы".
Объектом исследования, опубликованного в Advanced Science, стала Mimosa pudica, которая быстро закрывает свои листья при воздействии прикосновения, ветра, температуры и других стимулов. Исследователи предполагают, что эта реакция — эволюционное преимущество для защиты от хищников.
Алекс Наглич наблюдал реакцию растения на три различных механических стимула:
- Имитация хищника: отрезание кластера листьев вызвало немедленное складывание соседних кластеров.
- Легкое воздействие (как от насекомого): прикосновение к одному листу приводило к складыванию только этого листа. Однако после повторных прикосновений складывание распространялось по всему растению.
- Имитация ветра (импульс воздуха): складывались только листья, напрямую затронутые потоком воздуха.
"Когда мимоза складывается, фотосинтез становится менее эффективным, поэтому логично, что она не хочет оставаться сложенной", — сказал Наглич. "Если легкий бриз затрагивает лишь пару листьев, зачем прятать все растение?"
Небольшой размер растения, впечатляющая удельная мощность и высокая эффективность делают его перспективным кандидатом на роль био-гибридного актуатора. Также его система реагирования может стать основой для улучшенного мониторинга здоровья сельскохозяйственных культур.
"Если мы продолжим исследовать "интеллект" этого растения, его способность различать угрозы и реагировать соответствующим образом, мы сможем интегрировать его с электроникой, чтобы создать био-гибридный сенсор... чтобы фермеры могли получать уведомления в реальном времени о нарушениях в поле".
В дальнейшем лаборатория планирует изучить, как физическая структура Mimosa pudica влияет на её поведение.
"В исследованиях био-гибридной робототехники существует множество естественных механизмов, которые могли бы продвинуть эту область, но мы их еще не изучили", — сказал ЛеДюк. "Растения — одна из тех сложных и совершенных систем, которые нам нужно изучать больше".