Bu Cyborg Hamamböcekleri Hayatınızı Kurtarabilir

Büyük çaplı depremler gibi afet bölgelerinde, yıkılmış binaların enkazı arasında sıkışıp kalan mağdurları aramak için küçük boyutlu robotlar ve dronlar kullanılıyor. Buna rağmen enkazın aralıkları dardır ve insanlara olduğu kadar mevcut küçük robotların da giremediği pek çok yer bulunuyor.

Bu bağlamda, canlı böceklere elektronik bileşenler takılarak uzaktan kontrol edilen 'cyborgböcekler', enerji tasarruflu ve çevik bir arama yöntemi olarak umut vaat ediyor. Ancak bugüne kadar geliştirilen cyborg böcekler, esas olarak afet mağdurlarının aranmasına odaklanmıştı ve olay yerinde can kurtarma müdahalesi yapma işlevine sahip değildi.

Bu nedenle, Queensland Üniversitesi (UQ) ve Yeni Güney Galler Üniversitesi (UNSW) araştırma ekipleri, Queensland eyaletinin kuzeyinde yaşayan 'zırhlı karınca' (Macropanesthia rhinoceros) adlı büyük bir hamamböceği kullanarak, sadece arama değil, afet mağdurlarına ilk yardım sağlanmasını da öngören 'Paraborg'u geliştirdiler.

“Son 20 yıldır, siborg böcekler arama ve keşif görevleri için tasarlanmaktadır,” diyor UQ’da biyorobotik üzerine araştırma yapan Dr. Tan Vo Doan açıklıyor. “Biz de bir sonraki adımı atmak istedik.”

Elektrik uyarılarının birleşimiyle kontrol

Zırhlı köstebek hamamböceği, vücut uzunluğu 84–87 mm, ağırlığı 34–40 g’a ulaşan büyük bir türdür. Araştırma ekibi, bu iri yapıyı değerlendirerek, afet mağdurlarının durumunu görüntülemek için bir kamera ve ilaç enjekte etmek için otomatik enjeksiyon mekanizması (AIM) taşıyan, farklı işlevlere sahip iki tür Paraborg’u geliştirmiştir. Hamamböceğinin antenlerine ve kuyruk yapraklarına (karın kısmının arkasında bulunan bir çift çıkıntı şeklindeki duyu organı) yerleştirilen elektrotlara elektriksel uyarı vererek, hamamböceğinin ilerleme yönü ve yürüme hızı uzaktan kontrol edilebiliyor.

Araştırmacılara göre, sol anten uyarıldığında böcek sağa, sağ anten uyarıldığında ise sola yön değiştiriyor; uyarı frekansı 10–50 Hz aralığında artırıldıkça dönüş açısı da büyüyor. Ayrıca, her iki kuyruk yaprağı da uyarıldığında ilerleme hızı artıyor. Bu iki tür uyarıyı birleştirerek, hamamböceğinin temel hareketleri hassas bir şekilde kontrol edilebiliyor.

AIM, yay gücüyle şırıngayı fırlatan küçük bir cihazdır; sitrik asit ile potasyum hidrokarbonatın reaksiyonu sonucu oluşan karbondioksit basıncı, şırınganın lastik tıpasını (pistonu) iterek ilaç sıvısını hedefe enjekte eder. Bu kimyasal reaksiyonun oluşturduğu basınç, ortalama yaklaşık 4,5 saniyede maksimum seviyeye (yaklaşık 470 kPa) ulaşır. AIM'in tek başına enjeksiyon başarı oranı, silikon hedefli deneylerde yüzde 74, domuz derisi üzerinde yapılan deneylerde ise yüzde 90'a ulaştığı belirtilmiştir. Her iki durumda da enjeksiyon iğnesi yaklaşık 5,5 mm derinliğe kadar batmıştır.

Bu arada, hamamböceğine takılabilecek ekipmanın ağırlığı, vücut ağırlığının 1,5 katı olan yaklaşık 50 g olarak kabul edilmektedir. AIM takılan hamamböceğinin toplam yüksekliği yaklaşık 15 mm, ağırlığı ise yaklaşık 17 g artmış olsa da, normal yürüyüşünde büyük bir engel oluşmadığı belirtilmiştir.

Araştırma ekibi bu kez, hamamböceğini uzaktan kontrol ederek başlangıç noktasından üç kontrol noktasını geçip, ötesindeki simüle edilmiş hedefe enjeksiyon yapmasını amaçlayan bir deney gerçekleştirdi. Hareket sırasında elektriksel uyarılara verilen tepkinin zayıfladığı bir 'alışma' durumu ortaya çıktığında, uyarı frekansını 10 Hz’lik artışlarla yükseltmek veya karşı taraftaki anteni uyararak hamamböceğini geri döndürmek suretiyle, tüm denemelerde kontrol noktalarına ulaşmayı başardılar.

Deney sonuçlarına göre, hedefe 150 mm’den daha yakın mesafeden enjeksiyon yapıldığında başarı oranı en fazla yaklaşık yüzde 95’e ulaştı. Öte yandan, başlangıçtan enjeksiyonun tamamlanmasına kadar olan tüm süreç boyunca başarı oranı yüzde 72 olarak gerçekleşti. Doktora öğrencisi Hai Ngan Le, mühendislik açısından karşılaşılan zorluklara dikkat çekerek, “Hedefe doğru hareket etmek, konumu doğru bir şekilde belirlemek ve enjeksiyonu yapmak için yeterli stabiliteyi korumak gerekiyor” dedi.

Ayrıca araştırma ekibi, bir hamamböceğinin kamera görevi üstlenerek simüle edilmiş hedefi tespit etmesi ve diğerinin enjeksiyon görevini üstlenmesi şeklinde iki hamamböceğinden oluşan bir ikilinin takım çalışmasını da başarıyla kanıtlamıştır. Kamera görevini üstlenen hamamböceği hedefi tespit ettiğinde, enjeksiyon görevini üstlenen hamamböceği o konuma hareket eder ve insan operatör, kamera görüntüsünü izlerken hedefe enjeksiyon yapar.

Kullanım amacına göre böcekleri seçerek kullanmak

Araştırma ekibi, daha önce de dikey duvarları tırmanabilen cyborg böcekler geliştirmişti; ancak vücutları daha büyük olan hamamböceklerinin, özel kurtarma ve tıbbi cihazları taşıma konusunda daha üstün olduğu belirtiliyor. Vo Doan, “Her türlü görevi yerine getirebilecek tek bir robot yapmak yerine, farklı böceklerin doğuştan sahip olduğu güçlü yanları değerlendirerek, göreve göre donanımı değiştirebiliyoruz” diyor.

Ayrıca, elektrotların ve mikroçiplerin takılması sırasında hamamböceklerine anestezi uygulanıyor ve cihazlar çıkarıldıktan sonra da normal hamamböcekleri gibi yaşamaya devam ettikleri belirtiliyor. Yeni Güney Galler İtfaiye ve Kurtarma Dairesi’nden bir yetkili de, bu teknolojinin kurtarma ekiplerinin faaliyet alanını genişletecek yeni bir araç olabileceği görüşünü dile getirdi.

Ancak bu denemede, gerçek afet sahalarında bulunan molozlar, engebeli zeminler ve dar geçitler gibi karmaşık çevre koşulları yeniden canlandırılmamıştır. Ayrıca, daha güvenli enjeksiyon yöntemleri olarak, cihazı hedefe temas ettirdikten sonra daha yumuşak bir yayla fırlatma yöntemini içeren yakın mesafe yöntemi ile, ilacı sadece cilde bastırarak uygulayan mikroiğne yama yöntemine geçiş de gelecekte ele alınacak konular arasında yer almaktadır.

Araştırma ekibinin öngördüğü uzun vadeli plan, kamera ve çevre sensörleri taşıyan bireylerle tıbbi cihazlar taşıyan bireylerin görevlerini paylaşarak sürü halinde hareket eden bir ekip yapısıdır. Vo Doan, araştırma ve saha denemelerini hızlandırmak için gerekli kaynaklar sağlanabilirse 5 ila 10 yıl içinde gerçek afet sahalarında görev yapacak cyborg böceklerden oluşan bir kurtarma ekibinin hayata geçirilebileceğini umuyor.

(Düzenleyen: Daisuke Takimoto)

Bu yazı ilk olarak WIRED Japonya sitesinde yayınlanmış ve Samet Kelebek tarafından Japonca'dan çevrilmiştir.