Đôi nét về côn trùng người máy
Côn trùng người máy (Cyborg insect) hay côn trùng lai là sự kết hợp giữa côn trùng sinh học và các thiết bị điện tử. Khoa học gắn các mô-đun siêu nhỏ như cảm biến, camera hay "ba lô" năng lượng mặt trời lên cơ thể chúng để tạo ra hệ thống do thám, tìm kiếm cứu nạn hay cho các mục đích tương tự, vì chúng có thể bay/bò vào những nơi con người hoặc robot cỡ lớn không thể tiếp cận.
Nhờ tích hợp các linh kiện điện tử siêu nhỏ vào cơ thể sống, như bọ cánh cứng hoặc bướm đêm, con người có thể khai thác khả năng tự nhiên của loài côn trùng cho nhiều mục đích. Quá trình này bao gồm việc cấy ghép phẫu thuật các hệ thống vi điện tử lên hoặc bên trong côn trùng, cho phép điều khiển chuyển động, theo dõi sinh lý hoặc sử dụng các giác quan của chúng. Những côn trùng lai này có thể điều khiển từ xa, cho phép chúng di chuyển trong các môi trường cụ thể hoặc thực hiện các nhiệm vụ có lợi cho các lĩnh vực như giám sát, theo dõi môi trường hoặc các nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ.
Việc tích hợp điện tử với sinh vật sống cung cấp một nền tảng độc đáo có chi phí thấp, dễ thích nghi và có tính di động cao và có thể tiếp cận các địa hình phức tạp hoặc nguy hiểm. Ví dụ, côn trùng lai được trang bị cảm biến có thể phát hiện những thay đổi của môi trường như rò rỉ khí gas hoặc chất gây ô nhiễm, trong khi những con có camera thu nhỏ có thể cung cấp dữ liệu hình ảnh theo thời gian thực từ các vị trí xa xôi hoặc khó tiếp cận.
Gián rít Madagascar là con gì?
Nhiều quân đội thuộc khối NATO đang thử nghiệm các đàn côn trùng điện tử siêu nhỏ này cho các hoạt động chiến thuật. Tiêu biểu có khởi nghiệp của Đức hiện đang chế tạo côn trùng người máy cho mục đích quốc phòng. Đây không phải là lần đầu tiên khoa học điều khiển côn trùng bằng cách gửi xung điện đến râu của chúng, khuyến khích gián di chuyển. Thành công, các đàn robot này có thể được sử dụng cho các nhiệm vụ như trinh sát hoặc tìm kiếm cứu nạn.
Hãy tưởng tượng một chiến trường nơi những đàn gián được trang bị ba lô thu nhỏ lẻn qua tiền tuyến để do thám kẻ thù. Nghe như thể phim kinh dị, nhưng các thí nghiệm để thực hiện chính xác điều đó đang được tiến hành. Đó là nghiên cứu đầy tham vọng của công ty SWARM Biotactics (SB) của Đức vừa được thành lập năm 2024, với vốn đầu tư 15 triệu USD, SB đặt mục tiêu tạo ra “đàn robot sinh học” để biên chế cho quân đội.
Theo tiết lộ của hãng tin CBS, SB gắn điện cực vào râu của gián rít Madagascar (Madagascar Cockroach) hay gián MC, trang bị cho chúng những chiếc ba lô nhỏ xíu và phát triển các thuật toán để điều khiển tự động. Những con gián có nhiệm vụ liên lạc an toàn, điều hướng chính xác và thu thập dữ liệu theo thời gian thực. Điều này đồng nghĩa, những đàn côn trùng trinh sát này hoạt động y chang các trinh sát theo đúng nghĩa, mở ra tương lai mới của các hoạt động gián điệp trong tương lai.
Đánh giá về quá trình tạo ra các Cyborg Insect, Tiến sĩ Coby Schal, chuyên gia côn trùng học, đặc biệt là gián tại Đại học Bang Bắc Carolina (NCSU), Mỹ cho hay, không chỉ NATO mà quân đội Mỹ đã làm điều này trong nhiều năm để tạo ra những dòng côn trùng lai, nửa côn trùng nửa máy (Cyborg). Cũng theo Schal, Lầu Năm Góc đã tìm cách khai thác khả năng của côn trùng để trinh sát cách đây hàng thập kỷ. Ví dụ, Cơ quan các Dự án tiên tiến Quốc phòng Mỹ (DARPA) đã thực hiện chương trình HI-MEMS (Hệ thống vi cơ điện tử lai côn trùng) vào năm 2008, tạo ra các sinh vật nửa người nửa máy bằng cách cấy các thiết bị điện tử vào nhộng côn trùng - chủ yếu là bướm đêm - khi chúng đang phát triển thành bướm con.
Cơ chế hoạt động của “Cyborg Insect”
Những con gián trải qua một quá trình mà một số người có thể cho là khá kinh khủng để biến đổi thành người máy. Thông thường, các kỹ sư sẽ phẫu thuật để cấy điện cực vào râu của chúng. Biến râu gián có chứa các chi tiết như cảm biến về mùi, vị, âm thanh, xúc giác, độ nhạy cảm với nhiệt độ và thậm chí cả hướng gió.
Theo giải thích của Tiến sĩ Alper Bozkurt, ông cùng các cộng sự đã cấy điện cực vào râu và sử dụng bộ điều khiển cầm tay với hai cần điều khiển để kích thích gián di chuyển nhờ các xung điện, sau đó quan sát cách chúng di chuyển. “Côn trùng bị ảnh hưởng bởi ánh sáng, pheromone, nhiệt độ, thức ăn và các giác quan khác. Về cơ bản, cần làm là làm sao cho côn trùng không bị phân tâm bởi bất kỳ yếu tố ngoại lai nào, chỉ làm theo sự kích thích thần kinh được cung cấp.Nghe đơn giản nhưng không hề đơn giản chút nào”, Bozkurt giải thích.
Cũng theo Tiến sĩ Bozkurt, trong quá trình nghiên cứu, khoa học đều biết những gì hiệu quả và những gì không. Ví dụ, quá nhiều điện có thể làm thay đổi mô của côn trùng theo thời gian, làm nhiễm điện râu và khiến chúng không thể phản ứng với các xung điện. Gián là côn trùng không có khái niệm đau đớn hoặc cảm nhận nó giống như con người nên rất khó dự đoán. Kết quả, các điện cực mà các nhà nghiên cứu cấy vào dày hơn so với các cảm biến sinh học tinh vi và điện áp mà chúng tạo ra khác với bất kỳ điện áp có trong tự nhiên.
Trở ngại và thuận lợi
Madagascar cockroach (tên khoa học: Gromphadorhina portentosa), là loài gián cỡ lớn đặc hữu của đảo quốc Madagascar. Chúng cũng là côn trùng độc lạ được nhiều người yêu thích nhờ khả năng phát ra âm thanh như tiếng rít và hoàn toàn vô hại với con người.
Theo Tiến sĩ Coby Schal, điều quan trọng cần lưu ý là gián MC hoàn toàn không thể so sánh với những loài gián ăn xác thối mà chúng ta có thể tiêu diệt bằng thuốc trừ sâu hoặc giẫm chết. “Theo thống kê hiện có khoảng 5.000 loài gián, và chỉ một số ít trong số đó, khoảng 10 loài, được coi là sâu hại. Với nghiên cứu nói trên, không phải là việc biến một loài “sâu hại” thành thứ gì đó hữu ích.
Ví dụ, nếu bỏ tiền tố hay chữ ‘s’ ở đầu của một số từ chỉ các loài vật (ví dụ: bỏ "s" từ chữ spet - một từ cũ/địa phương chỉ thú cưng, hoặc các từ như snake thành nake), thì ý nghĩa không còn giữ được đặc điểm của vật nuôi nữa. Tương tự, gián MC cũng vậy không phải là sâu hại…, có thể mua chúng ở các cửa hàng thú cưng và rất nhiều người đã nuôi chúng trong những bể kính nhỏ ở nhà”, Schal cho hay.
MC là một trong những loài gián lớn nhất hành tinh. Tuy nhiên, chúng là những sinh vật khá hiền lành, không có cánh và bò rất chậm. Nếu được tự do, chúng là loài dễ tính, thích bóng râm, thích leo trèo và chịu được sự chạm vào của con người. Tiếng rít của gián MC là đặc tính "nam tính" của loài gián này.
Trong tự nhiên, con đực rít lên để thể hiện sự thống trị khi tranh giành bạn tình. MC tạo ra âm thanh này bằng cách hít không khí qua các lỗ ở hai bên cơ thể và thở ra và sử dụng âm thanh rít này để xua đuổi kẻ săn mồi, như vượn cáo. Vì vậy gián MC rất tuyệt vời cho nghiên cứu minh họa sự giao tiếp và hành vi của côn trùng cũng như trong các hoạt động giáo dục cộng đồng về khoa học, đặc biệt là cho các thí nghiệm.
Ngoài ra gián MC còn có lợi thế là cực kỳ khỏe mạnh là không bay, chịu được tình trạng mất nước và đói khát trong thời gian dài nên dễ nuôi trong phòng thí nghiệm và cho các thí nghiệm khắc nghiệt. So với thí nghiệm trên chuột gặp phải rào cản về nhân đạo, còn đối với côn trùng thì không có sự bảo vệ nào được áp dụng.
Theo các chuyên gia dự án DARPA, mặc dù gián là sinh học được dùng từ lâu cho nghiên cứu nhưng sử dụng hiệu quả cho mục đích quân sự hiện vẫn đang còn hoài nghi. Trước tiên, là hoài nghi về cảm giác đau ở côn trùng, chúng không có cảm giác đau ở người. Chúng phản ứng với morphine giống như con người và tránh các rào cản nhiệt. Việc ngăn chặn côn trùng sử dụng bản năng sẽ tước đi khả năng tránh các mối đe dọa, vì chúng được điều khiển đi qua các bề mặt nóng hoặc những con đường mà chúng thường tránh.
Mặc dù có thể dễ dàng bay lượn, nhưng cuối cùng những sinh vật nhỏ bé này cũng rất dễ bị tiêu diệt từ chính những loài vật khác, hoặc bằng thuốc trừ sâu. Gián MC của SWARM Biotactics cũng không có ngoại lệ, nhưng để trở thành các chiến binh thực thụ hay những cỗ máy chiến tranh từ vật liệu sinh học thô tự nhiên thì không hề đơn giản và tốn kém, tất cả còn đang chờ thời gian trả lời.
Đặc tính kỹ thuật của gián MC
Gián rít Madagascar "Cyborg" dài từ 5 đến 7 cm; trọng lượng 6- 7 gram.
Thông số kỹ thuật "Ba lô" điện tử và pin: 5 đến 6 gram. Cảm biến IMU 9 trục để theo dõi, cảm biến nhiệt độ/khí và camera hồng ngoại thu nhỏ để phát hiện nhiệt độ cơ thể người. Điều khiển chuyển động là các xung điện (thường là tín hiệu hai pha cân bằng điện tích, 3,3 V, khoảng 50 Hz. Năng lượng dùng pin lithium-polymer (LiPo) siêu nhẹ hoặc các tế bào quang điện hữu cơ siêu mỏng, linh hoạt tiên tiến nhất dày 0,004mm.
