Công nghệ đột phá giúp tạo ra "drone côn trùng", dẫn đường bằng ánh sáng

Kiểm soát và điều khiển côn trùng qua hệ thống máy móc có vẻ như chỉ tồn tại trong khoa học viễn tưởng

Kiểm soát và điều khiển côn trùng qua hệ thống máy móc có vẻ như chỉ tồn tại trong khoa học viễn tưởng, nhưng thực sự đó đã và đang là điều mà các nhà nghiên cứu tập trung vào phát triển trên toàn thế giới. Lợi ích của nó có thể đi kèm với nhiều tiềm năng mà chúng ta không thể biết hết được. Một số được sử dụng cho các nhiệm vụ điều tra và theo dõi, trong khi những người khác lại hướng đến mục tiêu ứng dụng vào phát hiện chất gây nổ hoặc tìm kiếm và giải cứu người bị nạn.

Tính đến thời điểm hiện tại, cơ chế áp dụng chủ yếu để điều khiển là nhờ các xung điện phóng qua các điện cực kết nối đến cơ thể của côn trùng, dù hiệu quả nhưng có vẻ hơi "thô sơ" và nhanh thời lượng không lâu.

Giờ đây, các kỹ sư tại Draper và Viện Y khoa Howard Hughes (HHMI) ở Janelia Farm đang dần hoàn thiện FragonflEye, một dự án phát triển một kỹ thuật tiên tiến và đột phá hơn nhiều, hứa hẹn đem đến một bước ngoặt lớn trong lĩnh vực ứng dụng kiểm soát côn trùng bằng máy móc.

"Những nỗ lực và công nghệ trước đây thường nhắm đến đối tượng là các loài côn trùng lớn như bọ cánh cứng và ve sầu, châu chấu để chúng có thể đủ sức nâng theo một hệ thống điện tử có trọng lượng lên đến tận 1,3g," chuyên gia y sinh Jesse J. Wheeler tại Draper chia sẻ với IEEE Spectrum. "Điểm hạn chế ở đây là nó không được tích hợp tính năng định vị dẫn đường và bắt buộc phải cần nhận tín hiệu từ kết nối không dây để vận hành và chỉ huy."

Lần này, thay vì thiết lập một cơ chế điện cực vào hệ cơ và thần kinh của đối tượng, Draper sẽ thử nghiệm phương pháp tác động giao thoa giữa quang học và di truyền đặc biệt: sử dụng các xúc tác biến đổi gene để khiến chúng phản xạ với các tín hiệu ánh sáng nhất định. Điều này sẽ giúp mở ra một hệ thống kiểm soát gọn nhẹ hơn, khiến cho quy mô ứng dụng cũng được nhân rộng, phù hợp với cả các loài nhỏ bé và linh hoạt, như ong và chuồn chuồn.

Với cơ chế kích thích quang học, vật thể sẽ được trang bị cho một bộ công cụ DragonflEye thiết kế chuyên sâu tương thích với chúng, có khả năng thu thập năng lượng từ pin mặt trời, đồng thời cho phép chúng "tự thân vận động", không phải phụ thuộc và chịu đựng những xung điện ngoài nữa, mà các nhà khoa học sẽ dùng các nút quang điện tử để sai khiến và tác động đến tế bào thần kinh nhất định, từ đó kiểm soát được hướng đi của côn trùng. Theo Wheeler, nó sẽ giúp cho quá trình thao tác và điều khiển thuận tiện, hiệu quả hơn nhiều, và các dữ liệu về môi trường xung quanh vẫn sẽ được truyền tải về cơ sở trung tâm.

Sau một năm phát triển và nghiên cứu, Wheeler cùng đội ngũ của mình hiện đã sẵn sàng cho những lần thử ra thực tế với những cá thể chuồn chuồn. "Đây sẽ là công cụ giúp chúng tôi tiến xa hơn nhiều trong lĩnh vực hoàn thiện thuật toán theo dõi và định hướng tự động," trích lời Wheeler. Dự kiến họ sẽ vừa ứng dụng công nghệ này vào cuộc sống, đồng thời tiếp tục cho ra mắt bản nâng cấp DragonflEye 2.0 trong tương lai.