Článek
Rozliší pach výbušnin, drog, nebo dokonce i onemocnění rakovinou. Běžně by tento popis každému seděl na psy, kteří se pro tyto schopnosti využívají na letištích, celnicích nebo přímo u policie. Málokdo už však ví, že ještě lepší čich na všechny tyto věci mají kobylky, a zvlášť sarančata.
Informace i záběry si můžete poslechnout i prohlédnout v úvodní videoreportáži.
Podle vědců mají tykadla s obrovským množstvím senzorů – na jedno vychází asi 50 tisíc olfaktorických, neboli čichových neuronů. A jejich mozek navíc dokáže pachové vjemy zpracovat jenom za 500 milisekund, v čemž právě trumfují i psy, jejichž výcvik k tomu není jednoduchý a trvá dost času.
Na sarančata a snadnější využití této jejich specializace se už proto zaměřili vědci z různých zemí.
„Nedokážeme vyrobit senzor či zařízení tak sofistikované jako tihle kluci. Dokážeme ovšem využít výhod biologického čichu, ale přesměrovat ho tak, jak chceme my, aby fungoval, a vyřešit praktické výzvy?“ ptá se Barani Raman, profesor biomedicínského inženýrství na Washingtonově univerzitě v St. Louis.
Kyberkobylky s implantáty navigované baterkou
Třeba na Washingtonově univerzitě v St. Louis zveřejnili v roce 2020 studii a ukázali první exempláře jakýchsi kyberkobylek s implantáty, které snímají rozdíly v mozkové aktivitě, neboli reakce na elektrické signály přijímané z tykadel, a to u rozdílných typů výbušnin.
„Nápad je takový, že tento čip bude implantovaný blízko hrudi sarančete, a pak tam bude elektroda, která povede z tohoto čipu do mozku sarančete,“ vysvětluje princip experimentu v reportáži doktor Shantanu Chakrabartty z Katedry elektrotechniky a systémového inženýrství na Washingtonově univerzitě v St. Louis.
Studie Američanů však narážela na to, že kyberkobylky s čipy musely ke zdrojům pachu navádět paprsky světla, a zároveň ještě na odebírání jejich vzorků, aby s určitostí věděli, že daný elektrický signál v mozku hmyzu patří k dané látce, jako třeba výbušnině.
Hmyz s čipem nahradili robotem s tykadlem
Nápad využít čich sarančat k detekci bomb, drog, ale i závadných potravin či nemocí měli také na Univerzitě v Tel Avivu. Tamní vědci však místo implantování a ovládání živočichů zvolili opačný přístup. Vzali pouze samotné tykadlo a umístili jej do robota.
„V naší studii jsme vytvořili biohybridní platformu, která slučuje biologické senzory s elektronickým systémem. Tento systém nám umožňuje identifikovat a poznat pach v daném místě tím, že používá biologický nos spolu s elektronickým zařízením,“ uvádí doktor Ben Maoz, který sarančího robota na Fleischman Faculty of Engineering a Sagol School of Neuroscience na Univerzitě v Tel Avivu spoluvyvíjí.
Čtyřkolový izraelský robot je vybavený dvěma elektrodami, mezi kterými je umístěné sarančí tykadlo obsahující tisícovky neuronů. A právě jejich aktivitu, neboli elektrické signály, tyto dvě elektrody snímají a odesílají do počítače s algoritmem se strojovým učením.
Umělá inteligence vytváří databázi odérů
Díky tomu vzniká „knihovna“ pachů, které autorka stroje v této fázi pro jistotu aplikuje rovnou do jeho bezprostřední blízkosti, aby se do databáze zanášely co nejpřesněji. Už teď prý nicméně dosáhli úrovně citlivosti desetitisíckrát vyšší než u jiných běžně užívaných elektronických zařízení takového zaměření.
„Vezmeme tykadlo a integrujeme jej do elektronického systému, abychom vytvořili biohybridní rozlišovač. Nahráváme elektrické signály přijímané z tykadla sarančete jako odezvu na různé pachy. A ty používáme, abychom jednotlivé pachy rozlišili,“ vysvětluje proces stvořitelka robota, Neta Shvilová ze Sagol School of Neuroscience na Univerzitě v Tel Avivu.
V další fázi vývoje chtějí dát vědci sarančímu robotovi s umělou inteligencí schopnost navigace, aby mohl sám lokalizovat zdroj pachu, přijet k němu a určit jeho povahu.
Saranče oproti psovi rozpozná víc druhů rakoviny
„Budoucnost této studie je v podstatě využití tohoto systému na místech, kde je pach klíčový a pomocí současných nástrojů jej nemůžeme identifikovat. Tedy například používat tuto platformu k identifikování výbušnin, drog, a dokonce shnilého jídla. Takže dost použitelná může být tam, kde používáme pach jako senzor,“ doplňuje ve videoreportáži SZ Tech doktor Maoz.
Potenciál sarančího robota by ale mohl dosáhnout třeba i k odhalování onemocnění rakovinou. Tuto schopnost mají zřejmě i psi, kteří se pro detekování rané fáze karcinomu plic nebo vaječníků trénují například i v Českém centru signálních zvířat v Kopřivnici, a to v rámci výzkumu probíhajícího už od roku 2016.
Badatelé z Michiganské státní univerzity loni zveřejnili výzkum, podle kterého sarančata nejenže rozpoznají rakovinné buňky od těch zdravých, ale dokážou identifikovat i jednotlivé rozdílné buněčné linie nádorů, a odlišit tak od sebe víc typů.
