מספר פיתוחים חדשים המבוססים של יכולות ביולוגיות שופכים אור על עד כמה הטבע הוא מקור השראה למחקרים חדשים. ביפן פיתחו חומר שקוף המסנן את קרינת המסכים ומשפר את הראות והחדות על ידי חיקוי מנגנון אופטי שנמצא בעיניו של פרפר עש. בארצות הברית פיתחו על סמך תנועת הגחליליות יכולת טיסה אוטונומית של פלטפרומות לא מאויישות.
ההגדרה האינטרנטית למונח “סייבורג” היא: “ישות שמכילה מרכיבים הן ביולוגים והן מלאכותיים מטבעם. אורגניזם יכולים להיות כישורים משודרגים ועל-אנושיים בעזרת אמצעים טכנולוגיים, ואותם מרכיבים מלאכותיים יכולים להיות אלקטרוניים, מכניים או רובוטיים”. עצם ההגדרה הזו מציתה את הדימיון. לאלה המבוגרים בינינו זה מזכיר מיד את סדרת הטלוויזיה לילדים ששודרה בשנות ה 70 “סטיב אוסטין – האיש הביוני”. מאז, וככל שהטכנולוגיה התפתחה, הרעיון הזה הפך למציאותי יותר ויותר.
מי שמוביל במחקר שילוב היכולות האנושיות והטכנולוגיות היא בדרך כלל האקדמיה. רבים מהמחקרים מתחקים אחרי תכונות ויכולות ביולוגיות ייחודיות והופכים אותן לטכנולוגיה.אחת הדוגמאות הבולטות לכך היא שימוש ביכולת הראיה של העש, בכדי להקטין קרינת אור חוזרת. במחקר הזה שפורסם לראשונה בשנת 2000 על ידי אוניברסיטת TUS – Tokyo University of Science, הצליחו החוקרים לחקות את מבנה העדשה של עין פרפר העש. התברר שהעש מצליח לקלוט קרני אור בעיניו מבלי להחזיר את הקרן.על ידי המנגנון הזה הוא מצליח לשרוד מטורפים שמאתרים את הטרף על ידי החזרי אור מעיניים של יצורים ביולגיים. במחקר זיהו החוקרים מעין מארג שלם של צינורות חלולים שמסננים אור גבוה- מסנוור, מעמעמים אותו לחלוטין ובכך סופגים אותו. את חיישני האור הרגישים ייצרו החוקרים תחילה מסיבי פחמן שהוסבו לזכוכית ויצרו את אותו מבנה צינורי. אלא שלמרות שהפתרון המדעי הושג, הוא נזנח בשל אי כדאיות כלכלית. “סיבי הפחמן הצריכו יותר מדי תהליכים מתחום המטאלורגיה – מדע המתכות, ולכן זה הפך את תהליך הייצור למסורבל ויקר. הפתרון הושג על ידי ייצור פלסמה ייחודית שטווח הקליטה שלה לקרן של יונים גדול מאד יחסית. בניסוי שנערך עם המסנן בהשראה ביולוגית התגלה כי הוא מוריד פי 10 את ההשתקפות והקרינה שנפלטות. תאגיד Mitsubishi Chemical Corporation כבר משווק מוצר על בסיס הטכנולוגיה הזו.
תמונה שחצייה מכוסה בשכבה בולעת קרינה (חלק שמאלי) צילום: Mitsubishi Chemical Corporation
“היכולת של הורדת סינוור והשתקפות על ידי יצירת שכבת מגן שקופה יכולה לשמש בהרבה תחומים מסחריים עכשווים” סיפר טון גאניגוצ’י, אחד החוקרים היפנים לאתר OPTICS.ORG. “למשל מסכים של טלפונים ניידים שיסננו תדרים שלמים של אור בזמן השימוש ויקרינו פחות על פני המשתמש. אני רואה כבר היום שימוש בשכבת הסינון הזו גם בלוחות סולאריים לייצור אנרגיה. ניתן יהיה להגדיל בכך את כושר הייצור על ידי אגירה טובה יותר של קרני השמש”.
פיתוח עדכני נוסף בהשראת יכולות ביולוגיות הוצג השנה על ידי חוקרים מאוניברסיטת UCLA האמריקנית ו Zhejiang הסינית. החוקרים יצרו מצלמה תלת מימדית שמשלבת יכולות ראיה בזווית רחבה של זבוב וסונאר של עטלף. הטכנולוגיה המכונה – CLIP COMPACT LIGHT FIELD PHOTOGRAPHY מסוגלת לפענח גודל וצורה של עצמים הנמצאים “מעבר לפינה”. כלומר כאלה שלא בשדה הראייה – תוך התבסות על חישה אופטית (זבוב) ואקוסטית (עטלף) של העולם.
“היכולת לראות “מעבר לפינה” מעסיקה את עולם המדע כבר הרבה שנים ללא פריצת דרך ממשית”, אומר ליאנג ג’יאו, מהפקולטה להנדסה ב UCLA. “בכדי להתמודד עם הקושי הזה פיתחנו יכולת חישובית חזקה לעיבוד אינפורמציה ויזואלית בעזרת מעט מאד אינפרומציה שנאספת על ידי חיישנים פשוטים. מערך העדשות שלנו מבוסס על יכולת ביולוגית של קליטת של אינפורמציה מוגבלת והעברתה לניתוח אלגוריתמי לצורך השלמת התמונה”.
היכולת שפותחה מתבססת על מודל חישובי שמתיך את המידע האופטי והאקוסטי ויוצר תמונה שלמה על בסיס אלגוריתמיקה מתקדמת. “המודל מאפשר לחיישנים לדגום את העולם בצורה דלילה ולהשלים את החסר בצורה חישובית. כל פיסת מידע נוספת מטייבת את המודל שנבנה ומשלימה פרטים אשר לא נראו בדגימות קודמות. החוקרים הלכו צעד אחד קדימה ושילבו את המצלמה עם מצלמות LiDAR אשר הוסיפו ממד של עומק, ושיפרו את דיוק המודל התלת-ממדי שנבנה”, (מקור: לקט בטחוני של משרד הבטחון).
פיתוח נוסף בהשראת גחליליות הפולטות אור במהלך זמן המעוף שלהן הוצג על ידי חוקרים מהמכון הטכנולוגי של מסצ’וסטס – MIT. המחקר במקרה הזה חיקה את החשמל והאור שיוצרות הגחליליות בזמן משק הכנפיים, כדי ליצור מודעות סביבתית לנחיל של רובוטים מעופפים. כל רובוט צוייד במצלמה זעירה, שיצרה עבורו את תמונת המרחב, ובעזרת תוכנה הצליחו הרובוטים לתקשר בינהם ולנוע במקביל, כאשר האור שהם פלטו שידר את מיקומם המדוייק.
“זה צעד משמעותי לקראת ניסוי של טכנולוגיה כזו בסביבה רגילה”, אומר קווין צ’ן אחד החוקרים ב MIT. “באזורים שבהם אין יכולת שליטה מלאה על הנעשה במרחב מסויים, שימוש בטכנולוגיה הזו לסימון עצמי של מיקומים ויכולת חישובית למניעת התנגשות, יכולה ליצור סביבה בטוחה”. אחד השימושים האפשריים של טכנולוגיה כזו הוא בהפעלת נחילי רחפנים במתארי פעולה צבאיים. בדרך כלל בריחוף או טיסה מעל אזורי אוייב, הקליטה משובשת בשל מיסוך אלקרטומגנטי או מרחק מהמפעיל. כך יכול לפעול הנחיל באופן אוטונומי ללא סכנה התנגשות.
“הפיתוח כלל שיטה חדשה לבניית מפעילים )אקטואטורים) רכים, הפועלים כשרירים מלאכותיים ומאפשרים נפנוף כנפונים, בדומה לחרקים. לבניית המפעילים החוקרים השתמשו בשכבות דקיקות של אלסטומר ושל אלקטרודות עשויות מננו-צינוריות. בהמשך, שילבו חלקיקים של סולפט האבץ- ZINC SULPHATE – הפולטים אור בתגובה לזרם חשמלי. כל מפעיל הפולט אור שימש כסמן אקטיבי שאפשר לעקוב אחריו תוך שימוש במצלמות של אייפון”, ( מקור: לקט בטחוני משהב”ט).
ב MIT כבר מצביעים כרגע בעיקר על שימושים אזרחיים אפשריים לגחליליות המעופפות. באזורים מוכי אסון שבהם צריכים לחפש אחרי ניצולים ללא אספקת חשמל סדירה, זה פתרון של פלטפורמה קטנה, פשוטה, לא זוללת אנרגיה וזולה.
“תוצאות העקיבה של המערכת אחרי כל רובוט לא נפלו ממערכות העקיבה המתקדמות ביותר”, אומר צ’אן, “מה גם שהעלות של המערכת הזו נמוכה משמעותית בהשוואה למערכות עקיבה וניהול תעופה שנמצאות כיום בשוק”.
תמונת כותרת: גחליליות רובוטיות צילום: MIT
