دانشمندان برای این‌که حشرات سایبورگ را به کار اندازند، مانند سیستم‌های روباتیک از حسگرها و عملگرها استفاده می‌کنند. آن‌ها در آغاز برای حشرات خود حسگرهای بی‌سیم ساختند تا برای مطالعات زیست‌شناختی داده جمع‌آوری کنند.
مرتضی جوهری – ضمیمه دانش روزنامه اطلاعات|
حشرات موفق‌ترین موجودات سیاره زمین هستند. مورفولوژی و هوش حشرات دهه‌ها است که در طراحی روبات‌ها به کار گرفته شده‌اند. دانشمندان دانش روباتیک هنگام طراحی روبات‌ها به حشرات نگاه می‌کنند و میلیون‌ها سال تکامل را از نظر می‌گذرانند.
پژوهشگران به‌جای ساختن روبات‌های پیچیده‌ای که قادر به تقلید از رفتارهای حشرات باشند، این موجودات حیرت‌انگیز را تحت کنترل درآورده و خود آن‌ها را تبدیل به روبات کرده‌اند که به آن‌ها حشرات سایبورگ (cyborg insects)گفته می‌شود.
حشرات سایبورگ نمایانگر مفهومی نوین در تلفیق موجودات زنده و فناوری هستند؛ حشراتی طبیعی و زنده که انسان حرکاتشان را از طریق محرک‌های الکتریکی کنترل می‌کند.
اگر چه ایده حشرات سایبورگ ممکن است شبیه به داستان‌های علمی ـ تخیلی به نظر برسد اما این فناوری یک دستاورد تازه است که به واقعیت تبدیل شده‌است. روبات‌های حشره‌ای ـ رایانه‌ای یا همان سایبورگ‌ها نماینده تجهیزات بسیار فشرده، بسیار پویا و پربازده آینده هستند.
اغلب سایبورگ‌ها را با واسط‌های انسان ـ رایانه مرتبط می‌دانند. اگر چه حشرات سایبورگ کمتر مورد توجه قرار گرفته‌اند اما کشف توانایی‌های حشرات سایبورگ به همان اندازه جذابیت دارد و به‌اندازه واسط‌های انسان ـ رایانه پیشرفت کرده‌اند. ازلحاظ اخلاقی نیز، آزمایش‌های انجام شده با آن‌ها حساسیت، نگرانی و محدودیت‌های کم‌تری را به وجود می‌آورند.
اصطلاح سایبورگ ترکیبی از دو واژه سایبرنتیک و ارگانیسم است. فناوری سایبورگ یک پیشرفت علمی و فناورانه بزرگ در دانش بشری است. در اواسط دهه ۱۹۵۰ «نوربرت وینر» مفهوم سایبرنتیک را برای نخستین‌بار معرفی کرد و محوریت آن کنترل و ارتباط در جانوران و ماشین‌ها بود.
شاید وینر تصورش را هم نمی‌کرد که پنجاه سال بعد سایبرنتیک به این میزان در دنیا شناخته، گسترده، تأثیرگذار و متحول‌کننده شود.
سایبورگ‌ها موجوداتی دوگانه متشکل از موجود زنده و ماشین هستند که در ساخت آن‌ها ایمپلنت‌های روباتیک و بایونیک با هم تلفیق شده‌اند. واژه سایبورگ را «مانفرد کلاینز» در سال ۱۹۶۰ ابداع کرد و پتانسیل آن را در ارتقاء عملکردهای زیستی انسان به شیوه مصنوعی به رسمیت شناخت.
دانشمندان برای این‌که حشرات سایبورگ را به کار اندازند، مانند سیستم‌های روباتیک از حسگرها و عملگرها استفاده می‌کنند. آن‌ها در آغاز برای حشرات خود حسگرهای بی‌سیم ساختند تا برای مطالعات زیست‌شناختی داده جمع‌آوری کنند.
با این کار توانستند به این‌که مغز حشرات چگونه کار می‌کند و بر رفتارهای آن‌ها چه تأثیری می‌گذارد پی ببرند.
اکنون با افزودن عملگر به‌منظور کنترل این حشرات هیبریدی توانسته‌اند یک گام فراتر بروند. این چیزی فراتر از جمع‌آوری داده است؛ چراکه با کنترل حرکت حشرات، آن‌ها طوری هدایت می‌شوند که کارهای ویژه‌ای را انجام دهند.
حشرات سایبورگ علیرغم ابعاد کوچکشان در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارند و این ثابت می‌کند طبیعت و فناوری می‌توانند در کنار هم فرصت‌های تازه‌ای را به وجود آورند.
حشرات سایبورگ در مقایسه با روبات‌ها ویژگی‌های مثبت زیادی دارند.
یک ویژگی مثبت آن‌ها این است که پلت‌فرم‌های از پیش آماده دارند که این ویژگی لزوم ساخت اجزاء کوچک را از میان برمی‌دارد. مزیت دیگر آن‌ها این است که نسبت به روبات‌های قابل قیاس با آن‌ها انرژی برق کم‌تری مصرف می‌کنند.
اما آن چه یک برتری عمده برای حشرات سایبورگ به شمار می‌آید این است که آن‌ها به طور طبیعی و خودکار از برخورد به موانع جلوگیری می‌کنند.حشرات به چند دلیل گزینه مناسبی برای سایبورگ شدن هستند.
یکی از این دلایل این است که شیوه حرکتی آن‌ها به اندازه بیشتر پستانداران پیشرفته است؛ سامانه کنترل بندپایان و پستانداران فوق‌العاده است.
دلیل دیگر این است حشرات دستگاه گردش خون باز دارند و بافت‌هایشان پس از جراحی به‌سرعت التیام می‌یابد.
دیگر این‌که توانایی‌های ناوبری، به عبارتی جهت‌یابی و رهیابی و نیز قابلیت حرکتی آن‌ها سبب شده بهترین سایبورگ‌های ممکن باشند. ما انسان‌ها فکر می‌کنیم حشرات موجوداتی با ساختارهای ساده هستند اما این تصور اشتباه است؛ چون آن‌ها درست به اندازه‌ی جانوران بزرگ جثه پیچیدگی و سازگارپذیری دارند. حشرات سایبورگ چند اِشکال نیز دارند که یکی از آن‌ها عمر کوتاهشان است.
در آن با هم تلفیق شده‌اند اما روبات نباید لزوماً رفتار و حرکات جانوری را تقلید کند.
اجزاء و شیوه عملکرد حشرات سایبورگ
اتصال: دانشمندان پایه‌ای را که با چاپگر سه‌بعدی تهیه شده روی سطح پشتی بدن حشره ثابت می‌کنند و آن را به یک ساختار ثانویه که قطعات الکترونیکی از قبیل صفحه مدار چاپ شده در نقش ریزکنترلگر در آن جای گرفته‌اند متصل می‌کنند.
کاشت الکترود: الکترودهای بسیار ریزی در شاخک‌های حشره وارد کرده و آن‌ها را ثابت می‌کنند. بدین ترتیب، نورون‌هایی که در عملکردهای حرکتی دخالت دارند فعال می‌شوند.
دانشمندان می‌توانند با تحریک این نورون‌ها اعمال سایبورگ را تنظیم کنند؛ برای مثال، فعال کردن شاخک سمت راست موجب حرکت حشره به سمت چپ می‌شود و برعکس، فعال کردن شاخک چپ، حشره را به حرکت در جهت راست وا می‌دارد.
ارتباطات: سایبورگ باوجود یک رادیوی دوطرفه و یک آنتن تراشه‌ای از محیط پیرامون، موقعیت قرارگیری و نشانه‌های صوتی اطرافش داده‌هایی را مخابره می‌کند. سپس الگوریتم‌های رایانه‌ای این داده‌ها را تفسیر و ترجمه می‌کنند تا برای مثال چندین گروه از حشرات سایبورگ را برای عملیات امداد و نجات با هم هماهنگ کنند.
ضبط صدا: میکروفون‌های یک‌سویه یا سه‌سویه که به اجزاء سوار بر پشت حشره سایبورگ (کوله‌پشتی) نصب هستند صدا را ضبط کرده و منشأ آن را معلوم می‌کنند. متعاقب آن، الگوریتم‌ها صدا را تجزیه‌وتحلیل می‌کنند تا تشخیص دهند که آیا صدا متعلق به انسان است و این‌گونه آن را به انجام جستجوی بیشتر وا می‌دارند.
منبع تغذیه: یک باتری لیتیم ـ پلیمری سه ولتی جمع‌وجور انرژی کوله‌پشتی را تأمین می‌کند. وزن باتری فقط حدود نیم گرم است و می‌توان آن را برای شارژ کردن دوباره جدا کرد یا می‌توان یک صفحه خورشیدی کوچک را روی کوله‌پشتی سایبورگ نصب کرد تا باتری تخلیه شده را ظرف دو ساعت دوباره شارژ کند.
گرده‌افشانی را انجام دهند. این توانایی آن‌ها که سبب می‌شود بالاترین میزان محصول از یک زمین برداشت شود بسیار مفید و ارزشمند است.
مهندسین درِیپر در کمبریج، ماساچوست روی پروژه‌ای به نام سنجاقک ( DragonflEye) کار می‌کنند.
آن‌ها می‌خواهند با فناوری سایبورگ روی سنجاقک‌ها تغییراتی به وجود آورده و آن‌ها را به پرواز در آورند تا بتوانند با خود بار حمل کنند، نظارت و پایش انجام دهند یا حتی در گرده‌افشانی به زنبورهای عسل کمک کنند. ابتکارهایی مثل پروژه سنجاقک نشان می‌دهند امکان بهتر کردن فناوری‌های بسیار جدید و جذاب با تلفیق کردن آن‌ها با موجودات زنده امکان‌پذیر است.
علاوه‌بر تسهیل و تسریع گرده‌افشانی، حشرات سایبورگ می‌توانند به کنترل آفات کمک کنند. آن‌ها حسگرها یی دارند که می‌توانند زود آفات را بیابند. با این شناساییِ به‌موقع، کشاورزان خواهند توانست پیش از آن‌که خسارت زیادی ببینند جلوی فعالیت آسیب‌رسان آفات را بگیرند. اهمیت دیگر حشرات سایبورگ برای کشاورزی پایش بر مواردی مانند رطوبت و دمای خاک است.
از این طریق به کشاورزان کمک می‌کنند درباره آبیاری و کوددهی محصولشان تصمیم‌های بهتری بگیرند. سرانجام این‌که حشرات سایبورگ می‌توانند در کنترل علف‌های هرز نیز نقش داشته‌باشند که این یعنی استفاده کمتر از آفت‌کش‌های شیمیایی و انجام کار فیزیکی کمتر در زمین.
کاربرد نظامی (جاسوسی) ـ نظامیان و سازمان‌های اطلاعاتی بدون شک از حشرات سایبورگ استقبال می‌کنند که در قالب پهپادهای کوچک مجهز به دوربین به پرواز در می‌آیند و بدون آن‌که کسی متوجه آن‌ها شود در مکان‌هایی که هیچ انسانی نمی‌تواند به جاسوسی از دشمن بپردازد وارد می‌شوند.
پژوهشگران به‌جای این‌که روبات‌های مینیاتوری را با کاربرد تجسس و جمع‌آوری اطلاعات بسازند، در حال انجام آزمایش‌هایی روی توسعه حشرات سایبورگی سایباگ (cybugs) هستند که می‌توانند به‌مراتب علمکرد بهتری از خود نشان دهند.
استفاده از حشرات به‌عنوان سلاح کار جدیدی نیست؛ قدمت آن به دوران باستان برمی گردد و شامل تاکتیک‌هایی مانند رهاسازی زنبورها یا حشرات آفت محصول در طول جنگ سرد است. پیش از آن‌که حرکات حشرات تحت کنترل در آیند، از توانایی‌های حسگری آن‌ها برای کارهایی مثل تشخیص مین استفاده می‌شد.
این فناوری می‌تواند به‌طور بالقوه با کوله‌پشتی ردیاب حشرات سایبورگ ادغام شود. هواپیماهای بدون سرنشین یا پهپادهایی که در جنگ‌های امروزی استفاده می‌شوند نیز با الگوبرداری از حشرات ساخته شده‌اند. واژه‌ی انگلیسی droneکه ما به آن پهپاد می‌گوییم به معنای زنبور عسل نر غیر کارگر است.
عملیات امداد و نجات ـ حشرات سایبورگ اغلب به‌عنوان ابزارهایی مفید برای انجام عملیات امداد و نجات پیشنهاد می‌شوند. می‌توان آن‌ها را به محل حادثه به‌ویژه مناطق وسیعی مثل کوهستان اعزام کرد تا افراد گمشده را پیدا کنند. همچنین می‌توانند در میان آوار ساختمان‌های فروریخته به جستجوی بازماندگانی که زیر مصالح خرد شده به دام افتاده‌اند بپردازند.
علاوه بر این‌ها برای اهدافی مثل نظارت، گشت‌زنی و عملیات نظامی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. اگرچه وجود حشرات سایبورگ هم به حفظ امنیت ملی و هم به نجات جان انسان‌ها کمک می‌کند اما میزان فعلی توسعه آن‌ها برای کاربرد امداد و نجات و حوزه نظامی با موفقیت ۵۰ درصدی کافی نیست. لازم است روی این فناوری بیشتر کار شود تا برای محقق کردن اهداف نامبرده ارتقاء پیدا کند و بازده بیشتری داشته باشد.
آزمایش فرضیه‌های زیستی
حشرات سایبورگ می‌توانند به دانشمندان در فهم بیشتر نحوه پرواز حشرات کمک کنند. برای مثال، پژوهشگران می‌خواهند بدانند چرا سوسک‌ها حین پرواز پاهای خود را دراز می‌کنند با وجود این‌که قرارگرفتن پاها در وضعیت کشیده سرعت پرواز آن‌ها را کم می‌کند.
برخلاف مگس‌ها و زنبورهای عسل که برای هدایت کردن خود در مسیر از چشم‌هایشان استفاده می‌کنند، سوسک‌ها از حواس دیگر خود بهره می‌برند.
دانشمندان با متصل کردن حسگر به سوسک‌ها و مشاهده دقیق الگوهای پرواز آن‌ها پی برده‌اند که پاهای سوسک‌ها در هدایت کردنشان در مسیر و نیز کنترل فرودشان نقش مهمی ایفا می‌کنند.
دانشمندان با دانستن این اطلاعات نه‌تنها شناخت زیادی از چگونگی حرکت حشرات به دست می‌آورند بلکه از آن‌ها ایده می‌گیرند تا روبات‌های کوچک را طراحی کنند.
پدید آوردن حشرات سایبورگ به شکلی انکارناپذیر نتیجه حیرت‌انگیز تلفیق فناوری و زیست‌شناسی را در حل مشکلات و تسهیل کارها در زمینه‌های مختلف نشان می‌دهد.
حشرات سایبورگ نویددهنده کاربرد مهندسی خلاق برای مهار کردن نیروهای طبیعت هستند؛ چه با افزایش پایش‌های محیطی و مدیریت علف‌های هرز و چه با ایجاد تحول در کشاورزی از طریق کمک به گرده‌افشانی و کنترل آفات.
حشرات سایبورگ این پتانسیل را دارند که موانع مهمی را از میان بردارند و ضمن توسعه بیشتر، مسیرهای تازه‌ای را برای مطالعات علمی و پیشرفت‌های فناورانه هموار کنند.
@pahpadplus
