Biến côn trùng thành “điệp viên”

ANTĐ - Một ngày nào đó, nếu bạn thấy một con gián đi lang thang trong nhà, hay bọ cánh cứng cứ lượn lờ thì rất có thể nhà bạn đang bị theo dõi. Bởi trong tương lai không xa, các nhà khoa học sẽ cấy vào côn trùng những thiết bị như điện cực, pin và thậm chí là camera để điều khiển chúng từ xa, biến chúng thành những "điệp viên" đặc biệt.

Biến côn trùng thành “điệp viên”  ảnh 1
Sử dụng côn trùng làm “điệp viên” có nhiều ưu thế hơn với việc tạo ra các bộ máy nhân tạo tương tự


Cung cấp năng lượng

Các nhà khoa học trên khắp thế giới đã đầu tư nghiên cứu và phát triển robot côn trùng trong một thời gian dài, với lý do cho rằng việc sử dụng những con côn trùng sẽ dễ dàng và ít tốn kém hơn rất nhiều so với việc phải đầu tư nghiên cứu lại từ đầu nhằm tạo ra một thiết bị có khả năng hoạt động như chúng. Một số tiến bộ khoa học quan trọng mới đây có thể sẽ hiện thực hóa ước mơ chế tạo robot sinh học để ứng dụng trong hoạt động tình báo.

Theo các nhà khoa học, việc sử dụng côn trùng như các UAV (Unmanned Aerial Vehicle - phương tiện bay không người lái) nhỏ xíu có vô vàn ưu thế so với việc tạo ra các bộ máy nhân tạo tương tự. Ví dụ, có thể tiết kiệm về khối lượng tải có ích do không cần hệ thống cung cấp năng lượng, toàn bộ năng lượng cần cho hoạt động của thiết bị mang theo do cơ thể côn trùng tự tạo ra. Ngoài ra, không cần nhiên liệu bổ sung cho chuyến bay của robot sinh học sống. Hiện tại một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Case Western Reserve (Mỹ) đã cùng nhau phát triển một tế bào nhiên liệu sinh học cấy ghép có khả năng cung cấp năng lượng thông qua rất nhiều cảm biến khác nhau cho các thiết bị điện tử được cấy ghép vào một con côn trùng và có thể hoạt động một cách liên tục.

Để chuyển đổi những năng lượng hóa học trên những con côn trùng thành năng lượng điện, nhóm nghiên cứu đã sử dụng 2 enzyme theo dạng chuỗi để cấu thành nên cực dương. Enzyme thứ nhất sẽ phá vỡ các liên kết đường trehalose, loại đường mà côn trùng tạo ra từ thức ăn thành 2 phân tử đường đơn (monosaccaride). Trong khi đó thì enzyme thứ hai sẽ có nhiệm vụ oxy hóa các phân tử đường đơn monosaccarides và giải phóng ra các electron. Sau các thử nghiệm với giải pháp tách đường trehalose, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thí nghiệm trên côn trùng. Họ đã cấy ghép một trong những điện cực nguyên mẫu vào bên trong một xoang máu, một cơ quan quan trọng của các con gián cái. Các nhà nghiên cứu cho biết những con gián này phục hồi và thích nghi rất nhanh.

Điều khiển não bộ

Trong khi đó, Cơ quan triển khai các dự án nghiên cứu tiến bộ của Bộ Quốc phòng Mỹ (DARPA) đã đầu tư nhiều năm cho một chương trình giúp giao tiếp giữa máy và côn trùng nhưng việc cấy các điện cực để kích thích bộ não và hệ cơ cánh của côn trùng chưa được thiết kế chính xác. Đột phá đã đến khi các nhà nghiên cứu thuộc Học viện Công nghệ Massachusetts (MIT) trình làng bộ đầu dò linh động có thể được gắn trực tiếp vào dây thần kinh trung ương của côn trùng. 

Về mặt lý thuyết, dây thần kinh trung ương kết hợp với bộ não là 2 thành tố làm nên hệ thần kinh trung ương, điều khiển đời sống của côn trùng. Một trong các lý do thất bại của dự án từ trước đến giờ là điện trở của các điện cực đưa vào không phù hợp với điện trở tại mô của con vật. Trở ngại này đã được khắc phục rất nhiều với cấu trúc đầu dò mới bằng sợi trùng hợp polyimide phủ bên ngoài bằng vàng và ống nanocarbon. Ở một đầu của đầu dò là một vòng giúp bám vào dây thần kinh, bên trong vòng gồm 5 điện cực có tác dụng kích thích các bó dây thần kinh khác nhau trong dây thần kinh trung ương. Thiết bị được điều khiển từ xa bằng một điểm nhận sóng radio gắn vào đầu dò, kèm theo pin và thiết bị tạo xung điện.

Nhóm nghiên cứu đã cấy thiết bị vào bụng một con bướm sâu thuốc lá (Manduca sexta). Thử nghiệm cho thấy kích thích trên một bên dây thần kinh con bướm đã được buộc chặt khiến bụng nó hướng sang một bên và ngược lại. Mức độ điều chỉnh phụ thuộc vào cường độ kích thích (trong thí nghiệm là từ 1-10 micro Ampe). Nhóm nghiên cứu đã cấy thiết bị vào một con bướm khác, cho bay tự do và điều khiển từ xa. Kết quả con vật có thể được điều khiển bay sang phải hoặc sang trái theo ý muốn con người. Các nhà khoa học hy vọng rằng khả năng điều khiển từ xa này có thể được các cơ quan tình báo ứng dụng để mang các thiết bị do thám.