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Uno scarafaggio con una minuscola muta da sub sembra qualcosa da cui scapperesti, non qualcosa che manderesti in una zona disastrata. Ma gli scienziati affermano che questa insolita piccola configurazione potrebbe un giorno aiutare le squadre di soccorso a cercare luoghi che gli esseri umani e i robot giganti non possono raggiungere in sicurezza.
I ricercatori della NTU Singapore e della Waseda University hanno sviluppato una muta da sub flessibile per gli scarafaggi cyborg. La tuta consente agli insetti di sopravvivere e muoversi sott’acqua e in spazi poveri di ossigeno, per un massimo di tre ore.
La ricerca è pubblicata su Nature Communications. L’obiettivo è espandere il modo in cui gli insetti cyborg possono aiutare dopo inondazioni, terremoti o altri disastri in cui detriti, fossati e spazi difficili possono bloccare l’accesso.
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Una minuscola muta da sub fornisce ossigeno allo scarafaggio cyborg, permettendogli di rimanere sott’acqua fino a tre ore. (NTU Singapore)
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Come funziona lo scafandro da scarafaggio cyborg
Lo scarafaggio cyborg è un insetto vivente dotato di minuscoli dispositivi elettronici in grado di controllarne i movimenti. A differenza di un piccolo robot artificiale, utilizza i propri muscoli per muoversi. Ciò significa che necessita di molta meno batteria rispetto a un robot che fa affidamento sui motori. Tuttavia, gli scarafaggi hanno ancora bisogno di aria. Respirano attraverso piccole aperture chiamate spiracoli. Una volta immersi, non possono assorbire l’ossigeno dall’acqua.
È qui che entra in gioco la muta da sub per scarafaggio cyborg. La tuta è composta da un serbatoio per la generazione di ossigeno, un guscio impermeabile flessibile e quattro tubi di ossigeno in silicone. Insieme, queste parti tengono lontana l’acqua mentre inviano l’ossigeno direttamente ai fori respiratori dello scarafaggio.
Il serbatoio dell’ossigeno è stampato in 3D da una resina trasparente simile alla plastica. All’interno, i ricercatori hanno inserito una spugna piena di biossido di manganese. Quindi aggiungono una piccola quantità di perossido di idrogeno diluito. Quella reazione chimica rilascia gradualmente ossigeno. Da lì, l’ossigeno viaggia attraverso la tuta della rana fino ai tubi collegati agli spiracoli dello scarafaggio. In altre parole, l’insetto ha un sistema di ossigeno basso. I ricercatori lo hanno confrontato con un serbatoio utilizzato dai subacquei umani.
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Perché gli scienziati hanno trasformato uno scarafaggio in un robot di salvataggio
Il team ha testato la tuta in Madagascar. Queste specie sono spesso utilizzate nella ricerca sugli insetti cyborg perché sono grandi, robuste e prive di ali. La tuta trasforma l’insetto cyborg da un aggressore terrestre in un robot di salvataggio in grado di navigare su terreni asciutti e bagnati.
Ciò può aiutare nelle aree in cui i robot convenzionali hanno difficoltà. L’area del disastro può includere cemento caduto, acqua stagnante, scarichi ostruiti e spazi ristretti. Un piccolo sistema guidato dagli insetti potrebbe viaggiare in quegli spazi mentre le versioni future porteranno sensori o telecamere. L’idea potrebbe farti accapponare la pelle. Tuttavia, l’ingegneria è sorprendente. I ricercatori hanno utilizzato il metodo naturale dello scarafaggio e hanno aggiunto un modo per fargli continuare a respirare sott’acqua.
Un microcontrollore di bordo riceve i comandi del computer che aiutano a dirigere i movimenti dello scarafaggio durante il test. (NTU Singapore)
Cosa succede quando gli scarafaggi cyborg vanno sott’acqua
Con uno scafandro, gli scarafaggi cyborg possono rimanere sott’acqua fino a tre ore. Senza la tuta, lo scarafaggio ha respirato entro due minuti durante il test. I ricercatori hanno anche testato gli insetti in un tunnel di plastica che simulava difficili condizioni di salvataggio. Una configurazione consisteva in una sezione riempita di anidride carbonica seguita da una sezione riempita d’acqua. Vincono gli scarafaggi cyborg in tuta.
Il team ha anche esplorato gli spazi sottomarini. Con l’elettronica installata al posto di un grande zaino, lo scarafaggio cyborg ha attraversato una fessura alta 2 centimetri. Questo è il tipo di spazio in cui la maggior parte dei piccoli robot potrebbe rimanere bloccata.
Come gli insetti cyborg possono aiutare le squadre di ricerca e salvataggio
La conclusione più importante è che i robot di salvataggio potrebbero non sembrare sempre macchine. In alcuni casi, possono utilizzare il corpo di un insetto vivente e aggiungere tecnologia attorno ad esso. Lo scarafaggio cyborg può strisciare tra i detriti, infilarsi in spazi ristretti e consumare pochissima energia. Aggiungi il movimento subacqueo e diventa molto utile nelle aree disastrate.
Ciò può aiutare dopo una forte pioggia, un terremoto o un guasto alle infrastrutture. Le versioni future potranno ispezionare tubi allagati, canali, tunnel o edifici danneggiati. I ricercatori stanno ancora sviluppando il sistema. Vogliono testarlo in molteplici ambienti simili a disastri, rendere la tuta più durevole e aggiungere sensori e strumenti di navigazione da utilizzare sul campo.
Cosa significa questo per te?
Probabilmente non vedrai presto gli scarafaggi cyborg strisciare nel tuo quartiere. Questa è ancora ricerca, non uno strumento salvavita per gli operatori di emergenza di tutti i giorni.
Tuttavia, mostra dove è diretta la tecnologia di ricerca. Le squadre di soccorso necessitano di attrezzature in grado di raggiungere in sicurezza i punti di ingresso. Se un minuscolo insetto vivente potesse trasportare dispositivi elettronici, camminare tra i detriti e continuare sott’acqua, potrebbe far parte di un sistema di salvataggio più ampio.
Ciò potrebbe in definitiva significare ispezioni post-alluvione più rapide, un migliore accesso all’interno degli edifici danneggiati e più opzioni quando ogni minuto conta.
La priorità di Kurt è prendere
Uno scarafaggio cyborg in uno scafandro sembra selvaggio, ma la ragione è seria. Le aree colpite dal disastro possono essere piene di spazi angusti, aria tossica e acqua stagnante. Queste condizioni possono fermare persone, droni e molti piccoli robot. Questa ricerca offre agli scienziati un nuovo modo di pensare alla tecnologia di salvataggio. Invece di costruire tutte le parti da zero, hanno sfruttato i movimenti naturali dello scarafaggio e hanno aggiunto il pezzo mancante: la respirazione subacquea. Per me, la grande domanda è cosa succederà quando questo tipo di tecnologia migliorerà i sensori, le fotocamere e la navigazione. Ciò potrebbe trasformare un piccolo scanner spaventoso in uno strumento che aiuta a salvare vite umane.
Ti sentiresti a tuo agio con gli insetti cyborg utilizzati nelle missioni di ricerca e salvataggio se potessero aiutare a trovare le persone più velocemente? Fatecelo sapere scrivendoci a Cyberguy.com
I soccorritori lavorano venerdì sul luogo di un edificio crollato dopo un terremoto, a La Guaira, in Venezuela. (Reuters/Ricardo Arduengo)
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