Sứa Bionic sẽ giúp nhân loại khám phá đại dương

Robot lai ghép

Nhóm các nhà nghiên cứu do GS John Dabiri lãnh đạo tại đại học Stanford cho biết, mặc dù rất nhiều nghiên cứu hướng tới sự phát triển các robot, mô phỏng các hệ thống sinh vật sống, nhưng các hệ thống cơ học thuần túy nếu muốn thể hiện như một chất lỏng linh hoạt và các chuyển động chính xác đòi hỏi rất nhiều năng lượng - chưa tính đến những vấn đề liên quan đến nguồn cung cấp năng lượng, lưu trữ và khả năng điều khiển robot trong môi trường không xác định, chúng ta chưa nắm bắt được sự bí ẩn tuyệt diệu trong cấu trúc đơn giản và hiệu quả của các hệ thống sinh học tự nhiên.

Như vậy, trang bị cho các sinh vật sống những thiết bị vi điện tử có thể coi là vùng giao nối các lĩnh vực nghiên cứu là lĩnh vực robot được chế tạo hoàn toàn từ các thành phần cơ học và lĩnh vực các robot, chế tạo hoàn toàn từ các vật liệu sinh học. Trong thập kỷ qua, GS Dabiri tham gia nghiên cứu phát triển nhóm robot lai ghép này.

Trong nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã trang bị cho sứa một bộ điều khiển vi điện tử, phát xung kích thích với tần số nhanh gấp ba lần so với xung kích thích hoạt động của thân thể động vật. Mặc dù những động tác lười biếng, uể oải của sứa được cho là tối ưu để bắt mồi, nhưng theo các nhà nghiên cứu, sứa có khả năng di chuyển với tốc độ nhanh hơn rất nhiều.

Khi thiết bị vi điện tử nhân tạo được kích hoạt, các xung điện tử kích thích hoạt động của sứa gia tăng nhịp độ, các bộ phận chuyển động của sứa hoạt động nhanh hơn và tăng tốc độ bơi của sứa Bionic từ 2 cm mỗi giây lên khoảng 4 - 6 cm mỗi giây.

Nhóm nghiên cứu cho biết: Ngoài việc làm cho sứa bơi nhanh hơn, những kích điện (jolts) còn khiến chúng bơi hiệu quả hơn.

Mặc dù sứa bionic thí nghiệm bơi nhanh hơn gấp ba lần so với tốc độ thông thường, nhưng cơ thể chỉ sử dụng năng lượng gấp đôi (được đo bằng lượng oxy tiêu thụ của sinh vật khi bơi). Thực tế, loài sứa trang bị thiết bị điện tử  có hiệu suất linh hoạt cao hơn 1.000 lần so với robot cơ khí có khả năng bơi.

Các nhà khoa học thử nghiệm khả năng bơi tốc độ cao của sứa Bionic. Video Caltech

Mạng lưới giám sát toàn cầu

GS Dabiri và đồng tác giả Nicole Xu, cựu sinh viên tốt nghiệp đại học Stanford rất cẩn thận để đảm bảo sứa không bị tổn thương trong quá trình thí nghiệm. Khi sứa bị căng thẳng thường tiết ra một chất nhầy, nhưng hiện tượng này không quan sát thấy trong quá trình thí nghiệm, khi bộ phận vi điện tử nhân tạo được loại bỏ, những con sứa trở lại với tốc độ bơi bình thường và trong hoạt động không có gì bị ảnh hưởng.

Ông Xu cho biết: “Chúng tôi đã chứng minh trực quan, loài sứa có khả năng di chuyển nhanh hơn nhiều so với bình thường, không phải tiêu phí quá đáng trong quá trình trao đổi chất. Thí nghiệm này cho thấy, sứa sở hữu một khả năng chưa được khai thác, có thể bơi nhanh hơn, hiệu quả hơn".

Nhóm nghiên cứu lạc quan tin tưởng rằng, loài sứa Bionic mới mà nhóm đang nghiên cứu sẽ cải thiện đáng kể khả năng khám phá đại dương. GS Dabiri nói: Cho đến nay chỉ có một phần nhỏ bí mật đại dương được khám phá, vì vậy chúng tôi muốn tận dụng một thực tế là loài sứa có sự hiện diện ở khắp mọi nơi trong đại dương, nếu sử dụng sứa Bionic, chúng ta sẽ thực hiện được một bước nhảy vọt từ các phép đo từ trên tàu thí nghiệm, bị giới hạn về số lượng và khả năng do chi phí cao quá.

Nếu chúng ta có thể tìm cách giám sát và điều khiển những con sứa Bionic, trang bị cho sứa những cảm biến khác nhau để theo dõi những thông số cần thiết như nhiệt độ đại dương, độ mặn, nồng độ oxy... chúng ta có thể tạo ra một mạng lưới giám sát đại dương toàn cầu thực sự, mỗi robot sinh học này chỉ có giá vài đô la, tự cung cấp năng lượng từ thức ăn có sẵn trong đại dương.