Διαβάζω τις νέες εξελίξεις γύρω από τη ρομποτική και συγκεκριμένα την ανάπτυξη ιπτάμενων ρομπότ εντόμων και το πρώτο πράγμα που μου έρχεται στο μυαλό είναι η Wasp (Σφήκα).
Το 1963 ο Stan Lee μέσα από τις σελίδες των κόμικ της Marvel μας συστήνει για πρώτη φορά την Janet Van Dyne γνωστή και ως Wasp (Σφήκα). Η Wasp, ιδρυτικό μέλος των Avengers (Εκδικητές), θέλοντας να εκδικηθεί τον θάνατο του πατέρα της ζητά τη βοήθεια του Dr. Hank Pym, ο οποίος δεν είναι άλλος από τον Ant-Man (Άνθρωπος Μυρμήγκι). Μέσα από μια σειρά βιοχημικών διαδικασιών και με τη χρήση της τεχνολογίας του Ant-Man, η Janet Van Dyne συρρικνώνεται, φέρει φτερά εντόμου στη πλάτη και μετατρέπεται στη Wasp μέσω της οποίας πολεμάει το έγκλημα και τους διάφορους κακούς που επιτίθενται στη Γη.
Βέβαια, τόσο η Wasp όσο και ο Ant-Man δεν είναι ρομπότ και μπορούν και επανέρχονται στο φυσιολογικό τους μέγεθος χωρίς φτερά και λοιπά εξαρτήματα. Ωστόσο η Wasp μιμείται τον τρόπο πτήσης (flipping wings, φτερούγισμα) των εντόμων στη φύση. Και αυτό ακριβώς είναι που προσπαθούν να καταφέρουν οι επιστήμονες σήμερα δημιουργώντας ρομπότ στο μέγεθος εντόμων που φέρουν flipping wings.
Το όραμα της πτήσης με τη χρήση flipping wings δεν είναι καινούριο και προϋπήρχε της Wasp με τον Leonardo Da Vinci το 1485 να είναι από τους πρώτους που στράφηκε στη μελέτη πτήσης των πουλιών συγκροτώντας την ιδέα του ορνιθόπτερου (ornithopter). Tο ορνιθόπτερο είναι αεροσκάφος που ίπταται με τη χρήση flipping wings, δηλαδή με το φτερούγισμα των πτερυγίων του.
Τα πρώτα ορνιθόπτερα κατασκευάστηκαν τη δεκαετία του 1870 από τον Βρετανό Edward Purkis Frost, πρωτοπόρος της αεροναυπηγικής, με τα πρώτα μοντέλα να φέρουν ατμομηχανή. Χρόνια αργότερα ο E.P. Frost κατασκεύασε ορνιθόπτερο που έφερε εσωτερική μηχανή καύσης χωρίς ωστόσο να καταφέρει επιτυχή πτήση παρά μόνο περί το 1904 κατάφερε να ανυψωθεί από το έδαφος. Γύρω στο 1894 ο Γερμανός Otto Lilienthal, κι αυτός πρωτοπόρος στο χώρο της αεροπλοΐας, κατασκεύασε ορνιθόπτερο του οποίου τα φτερά μετακινούσε ο ίδιος με τα χέρια του. Σύγχρονη εξέλιξη αυτών των προσπαθειών απεικονίζεται στα σπορ paragliding, hang gliding, sky diving, speed-flying και λοιπά συναφή.
Και όπως συμβαίνει με τα περισσότερα τεχνολογικά και επιστημονικά επιτεύγματα, όταν ο σύγχρονος άνθρωπος προσπαθεί να κάνει το όραμα πράξη, στην αρχαιότητα το έκανε μύθο.
Όλοι γνωρίζουμε τον μύθο του Ίκαρου και Δαίδαλου. Ο Ίκαρος ήταν γιος του μάστορα Δαίδαλου ο οποίος κατασκεύασε τον Λαβύρινθο της Κνωσού ύστερα από εντολή του βασιλιά Μίνωα, για να απομονώσει τον Μινώταυρο: ένα πλάσμα μισό άνθρωπο μισό ταύρο. Ο Πόπλιος Οβίδιος Νάσων (Publius Ovidius Naso) γνωστός και ως Οβίδιος (Ρωμαίος ποιητής, 43 – 17 π.Χ) στο επικό του έργο Μεταμορφώσεις αναφέρει πως μετά την ολοκλήρωση του Λαβύρινθου, ο Δαίδαλος κλείστηκε σε πύργο και του απαγορεύτηκε να φύγει από τη Κρήτη, με τον Μίνωα να παρακολουθεί στενά τα λιμάνια και τα πλοία αλλά και τις διαδρομές μέσω ξηράς· κι όλα αυτά για να μην αποκαλύψει ο Δαίδαλος τα μυστικά του Λαβυρίνθου σε κανέναν. Για να μπορέσει να δραπετεύσει ο κατασκεύασε γι’ αυτόν και τον Ίκαρο φτερά τα οποία στερέωσε στη βάση τους με κερί. Μετακινώντας τα φτερά με τα χέρια τους, πατέρας και γιος πέταξαν μακριά από την Κρήτη μέχρι που ο Ίκαρος ξεχνώντας τις οδηγίες του πατέρα του να μην πετάει κοντά στον ήλιο, πέταξε πολύ ψηλά με αποτέλεσμα να λιώσει το κερί που στερέωνε τα φτερά στη πλάτη του, και να πέσει και να σκοτωθεί στη θάλασσα (Ικάριο Πέλαγος).
Η ιστορία του Ίκαρου έχει αποτελέσει έμπνευση σε ένα μεγάλο εύρος καλλιτεχνών. Στη λογοτεχνία του φανταστικού θα βρούμε το Icarus and the Wing Builder (πρώτη έκδοση, 2014) από τον Αμερικανό Robert William Case και το Icarus του Καναδού Adam Wing (πρώτη έκδοση, 2017), τα οποία συγγραφικά αποτελούν επιτυχημένες επαναλήψεις του μύθου. Στη λογοτεχνία του θρίλερ και μυστηρίου συναντάμε το Icarus (πρώτη έκδοση, 2002) από τον Russell Andrews και αφορά στην ιστορία του Jack Keller ο οποίος περιτριγυρίζεται από μυστηριώδους θανάτους ανθρώπων που πέφτουν από τα παράθυρα.
Ο Bladud (ή Blaiddyd) θεωρείται πως ήταν θρυλικός βασιλιάς τον Κελτών που έζησαν στη Μεγάλη Βρετανία (Britons), αλλά ιστορικά δεν έχει επιβεβαιωθεί η ύπαρξή του. Ο θρύλος λέει πως ο Bladud σπούδασε στην Αθήνα και όταν επέστρεψε στη χώρα του για να κυβερνήσει (βασίλεψε για είκοσι χρόνια αρχής γεννωμένης το 863 π.Χ ή μπορεί και το 500 π.Χ) ίδρυσε τη πόλη του (τη σημερινή Bath) την οποία αφιέρωσε στη θεά Αθηνά. Ο Bladud μεταξύ άλλων ενθάρρυνε τη νεκρομαντεία και μέσω των τελετουργικών πρακτικών που εφάρμοζε, εικάζεται πως κατασκεύασε φτερά με σκοπό να πετάξει. Η προσπάθεια του απέβη άκαρπη καθώς σκοτώθηκε όταν χτύπησε σε τοίχο, ενώ άλλες εκδοχές του θρύλου υποστηρίζουν ότι σκοτώθηκε πέφτοντας στο έδαφος και σπάζοντας τον λαιμό του.
Ο θρύλος του Bladud αποτέλεσε έμπνευση για τη Βρετανή συγγραφέα Vera Chapman (ιδρυτικό μέλος της Tolkien Society του Ηνωμένου Βασιλείου) όπου έγραψε το μυθιστόρημα φαντασίας Blaedud the Birdman (πρώτη έκδοση, 1980). Μένοντας στο χώρο της λογοτεχνίας του φανταστικού, η Βρετανή συγγραφέας Moyra Caldecott έγραψε το Winged Man το οποίο εκδόθηκε για πρώτη φορά το 1993 και μιλάει για τις περιπέτειες του πρίγκιπα Bladud και την πορεία του προς το θρόνο.
Επιστρέφοντας στα ορνιθόπτερα, δεν ήταν όλα τους σχεδιασμένα για επανδρωμένες πτήσεις. Τα μη επανδρωμένα ορνιθόπτερα έχουν εξελιχθεί και χρησιμοποιούνται σήμερα σε μία ευρεία κλίμακα πρακτικών εφαρμογών. Για παράδειγμα το πρόγραμμα διατήρησης και προστασίας άγριας ζωής του Κολοράντο (Colorado Parks and Wildlife) χρησιμοποιεί μη επανδρωμένο ορνιθόπτερο με τη μορφή γερακιού για τη μελέτη και προστασία πτηνών προς εξαφάνιση. Και ακριβώς επειδή τα ορνιθόπτερα προσομοιάζουν πτηνά και έντομα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τον στρατό σε αποστολές κατασκοπίας (όπως έχει ήδη επιδείξει η Αμερικανική εταιρεία AeroVironment Inc.). Η Κίνα ήδη από το 2014 έχει κατασκευάσει τέσσερα πειραματικά ορνιθόπτερα: το Χρυσό και Ουράνιο Γεράκι (Golden and Sky Hawk), τον Γλάρο (Gull), και Το Ασημένιο Φτερό 03 (Silver Wing 03).
Επιστήμονες και μηχανικοί στρέφουν όλο και πιο έντονα το ενδιαφέρον τους προς ρομποτικά οχήματα στο μέγεθος εντόμου με ικανότητα flipping wings πτήσης, εκλεπτυσμένη εξέλιξη των ορνιθόπτερων. Τα ρομποτικά αυτά συστήματα ονομάζονται flipping-wing micro air vehicles (FWMAVs) και οι επιστήμονες φιλοδοξούν πως θα αποτελέσουν σημαντικό εργαλείο στην εξερεύνηση επικίνδυνων και τοξικών περιβαλλόντων, αλλά και στην ενίσχυση της γεωργίας. Έμπνευση για τον σχεδιασμό αυτών των οχημάτων αποτελούν, τι άλλο παρά τα έντομα και μέχρι στιγμής έχουν σχεδιαστεί ρομπότ-μέλισσες (RoboBee) , ρομπότ-μύγες (RoboFly) και ρομπότ-κολίμπρι (Purdue’s Hummingbird and Nano Hummingbird). Εκτιμάται πως ζουν ανάμεσά μας περίπου 900 χιλιάδες διαφορετικά είδη εντόμων στον κόσμο, κάτι που τα καθιστά περίπου στο 80% όλων ζωντανών ειδών του ζωικού βασιλείου. Οπότε υπάρχει πολύς χώρος διαθέσιμος για έμπνευση σε ότι αφορά την εξέλιξη της ρομποτικής εντόμων.
Φωτογραφία ενός RoboBee πρωτοτύπου, νόμισμα ενός σεντ (cent) των Η.Π.Α για σύγκριση – Control of Flying Robotic Insects: A Perspective and Unifying Approach
Επίσης, να σημειωθεί πως οι ερευνητές δεν περιορίζονται μόνο στα έντομα που μπορούν και πετάνε. Για παράδειγμα, από τα πιο ενδιαφέροντα έντομα είναι τα μυρμήγκια (ιπτάμενα και μη). Κάθε μυρμήγκι μπορεί και σηκώνει αντικείμενα 10-50 φορές το βάρος του, και επίσης μπορεί και κολυμπά. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα τους ωστόσο εστιάζεται στη συλλογικότητά τους, καθώς τα μυρμήγκια έχουν καταπληκτική ικανότητα συντονισμού μεταξύ τους με απώτερο σκοπό να φέρουν εις πέρας το έργο τους αποτελεσματικά. Αυτή τους την ικανότητα προσπάθησαν να μιμηθούν επιστήμονες του ΜΙΤ (Massachusetts Institute of Technology) όπου κατασκεύασαν ρομπότ με διάμετρο 10 εκ., ύψος 5 εκ. και την ικανότητα να κινούνται με ταχύτητα περίπου 25 εκ το δευτερόλεπτο, και τα οποία φέρουν εσωτερικό υπολογιστή ο οποίος επιτρέπει την μεταξύ τους επικοινωνία, όπως συμβαίνει σε μια αποικία μυρμηγκιών. Μπορείτε να δείτε σχετικό βίντεο εδώ.
Πέρα από ρομπότ έντομα που μπορούν και πετάνε στον αέρα, έχουν κατασκευαστεί ρομπότ έντομα που μέσω των flipping wings μπορούν και κολυμπάνε, όπως έδειξαν ερευνητές του Wyss Ινστιτούτου και του Harvard (σχετικό βίντεο εδώ). Αυτά τα υβρίδια ρομπότ έντομα (υβρίδια γιατί μπορούν να πετάνε στον αέρα αλλά και μέσα στο νερό) θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για εξερευνήσεις υδρόβιων περιβαλλόντων αλλά και σε αποστολές διάσωσης.
Και φυσικά υπάρχουν και ρομπότ έντομα έμπνευση για τα οποία έχουν αποτελέσει οι… κατσαρίδες. Μόνο που το γράφω μου σηκώνεται η τρίχα, αλλά οι ερευνητές προσπαθούν να μιμηθούν χαρακτηριστικά αυτού του εντόμου που είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακά. Για παράδειγμα οι κατσαρίδες μπορούν και κρατάνε την αναπνοή τους για σαράντα λεπτά (άσχετο με τη ρομποτική αλλά καλό είναι να γνωρίζουμε τα προτερήματα του εχθρού), είναι πολύ ανθεκτικές, και μπορούν και τρέχουν με ταχύτητα μέχρι και πέντε χιλιόμετρα την ώρα. Η ικανότητα αυτών των εντόμων να κινούνται γρήγορα και σε οποιοδήποτε περιβάλλον, πηγαίνοντας πρακτικά παντού, τα κάνει ιδανικούς υποψήφιους προς μίμηση στη ρομποτική εντόμων.
Και αν απορείτε πως μοιάζει ένα ρομπότ-κατσαρίδα, ορίστε το μοντέλο DASH:
Τα flipping-wing ρομπότ προσφέρουν μια σειρά από πιθανά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ξαδέρφια τους τα drones και τα ελικόπτερα. Τα flipping wings προσφέρουν στα ζώα, αλλά και στα οχήματα μεγαλύτερη ευλυγισία και ικανότητα ελιγμών. Επίσης οχήματα φέροντα flipping wings προκαλούν λιγότερο θόρυβο συγκριτικά με αυτά που φέρουν προπέλες και προκαλούν λιγότερες ζημιές όταν έρθουν σε επαφή με τον άνθρωπο ή με ανθρώπινη περιουσία. Επιπρόσθετα, τα FWMAVs μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους βιολόγους για την διερεύνηση πολύ σημαντικών ερωτήσεων σχετικά με την εξέλιξη της πτήσης στη φύση.
Οι προκλήσεις που οι επιστήμονες καλούνται να αντιμετωπίσουν εμπίπτουν σε τρεις κατηγορίες. Πρώτον, τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη των ρομπότ εντόμων πρέπει να είναι ελαφριά, αλλά ταυτόχρονα δυνατά. Δεύτερον, οι συσκευές μετατροπής ενέργειας σε κίνηση και οι αντίστοιχες μπαταρίες απέχουν πολύ από το να προσομοιάσουν την ενέργεια των βιολογικών ιστών. Αν και πρόσφατη μελέτη (δημοσιεύτηκε στις 26 Ιουνίου, 2019) κατάφερε και προσπέλασε το πρόβλημα τοποθετώντας ηλιακά πάνελ στην κορυφή του RoboBee. Και τρίτον, ο νευρολογικός έλεγχος της πτήσης από τα ζώα είναι εξαιρετικά πολύπλοκος. Έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα δύσκολο για έναν υπερυπολογιστή (supercomputer) να μιμηθεί τους αλγορίθμους της φύσης σε ότι αφορά την πτήση παρά το γεγονός ότι ο εγκέφαλος ενός εντόμου φέρει μόλις ένα εκατομμύριο νευρώνες (ο ανθρώπινος εγκέφαλος για παράδειγμα φέρει περίπου εκατό εκατομμύρια νευρώνες). (Nature, τεύχος #570)
Και επειδή η τέχνη μιμείται τη ζωή, και καμιά φορά είναι και προάγγελος κακών μαντάτων, ορνιθόπτερα και ρομπότ έντομα συναντάμε στη λογοτεχνία του φανταστικού και της επιστημονικής φαντασίας. Ορνιθόπτερα, thropters, θα δούμε στον υπέροχο κόσμο του Dune του Αμερικανού συγγραφέα Frank Herbert (πρώτη έκδοση, 1965), τα οποία αποτελούν το κύριο μέσο μεταφοράς στον πλανήτη Arrakis. Τα συναντάμε επίσης, μεταξύ άλλων και στο The Half-Made World (πρώτη έκδοση, 2010), ένας συνδυασμός από steampunk fantasy και Wild West της Αμερικής από τον Βρετανό Felix Gilman. Στο μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας Prey, του Αμερικανού Michael Crichton (πρώτη έκδοση, 2002), ένα πείραμα στην έρημο της Νεβάδα που περιλαμβάνει micro-robots πάει τρομακτικά λάθος με αποτέλεσμα τα μικροσκοπικά αυτά ρομπότ να απελευθερωθούν στο περιβάλλον ως σμήνος σκοτώνοντας τα πάντα στο πέρασμά τους. Ενώ στο κόμικ της DC (DC comics) συναντάμε τον Bug-Eye Bandit για πρώτη φορά το 1966. O εφευρέτης Bertram Larvan σχεδιάζει μηχανικά έντομα με σκοπό τον έλεγχο παρασιτικών εντόμων. Μετατρέπεται όμως σε εγκληματία, παίρνοντας το όνομα Bug-Eye Bandit, χρησιμοποιώντας τα μηχανικά του σκαθάρια τα οποία μπορούν και δαγκώνουν ατσάλι, και τις αράχνες του που μπορούν και δημιουργούν ιστούς ικανούς να υποστηρίξουν το βάρος ενός ενήλικα άντρα.
Η ρομποτική εντόμων αποτελεί ένα καίριο ερευνητικό πεδίο, ιδιαίτερα εν όψει των τρομακτικών επιπτώσεων που φέρει η κλιματική αλλαγή. Εκτός από χρήσιμο εργαλείο για την αντιμετώπιση θεμάτων που αφορούν τη γεωργία, αλλά και για την εξερεύνηση δύσβατων περιβαλλόντων, τα ρομπότ έντομα αναμφισβήτητα προκαλούν και διεγείρουν τη φαντασία.
Κλείνοντας, σας αφήνω με φωτογραφίες από steampunk αγάλματα πτηνών και εντόμων του Ρώσου καλλιτέχνη Igor Verny. Οι δημιουργίες του αφορούν στη γλυπτική ζώων με κινούμενα μέρη από μέταλλα τα οποία συλλέγει από ρολόγια, παλιές μηχανές και αυτοκίνητα, ηλεκτρονικές συσκευές κλπ.
Tags: Ant-Man , article , authors , Bladud , books , bugs , comic , Comics , Da Vinci , Edward Purkis Frost , flipping wings , icarus , Igor Verny , Leonardo Da Vinci , mechanism , ornithopter , Otto Lilienthal , Publius Ovidius Naso , robobee , robot bugs , robots , science , Stan Lee , Steampunk , thropters , Wasp , wings , writers , άρθρο , βιβλία , έντομα , επιστημονική έρευνα , Επιστημονικό , έρευνα , Ίκαρος , κατσαρίδες , κατσαρίδες ρομπότ , Κόμικ , μηχανήματα , Μινώταυρος , ορνιθόπτερα , ρομπότ , ρομπότ έντομα , ρομποτική εντόμων , φτερά
Σχόλια και απόψεις.
Η γνώμη σας είναι πάντα καλοδεχούμενη.