Robot bắt côn trùng

Trong tương lai, những robot mang hình dáng giống cây nắp ấm có thể tự bắt côn trùng, rồi biến nguồn thức ăn nhỏ bé ấy thành điện để duy trì hoạt động. Ý tưởng này lấy cảm hứng từ thế giới thực vật ăn thịt, nơi cây cối phát triển những cơ chế đặc biệt nhằm phát hiện, giữ chặt và tiêu hóa con mồi. Một ví dụ nổi bật là Dionaea muscipula, loài cây bắt côn trùng nhờ các lá có hình dạng giống chiếc nắp, luôn sẵn sàng khép lại khi con mồi chạm vào. Khi côn trùng chạm phải những sợi lông nhạy cảm trên bề mặt lá, hai phần lá lập tức cụp vào, tạo thành chiếc bẫy khiến con mồi bị nhốt bên trong. Cơ chế tự nhiên này diễn ra nhanh đáng kinh ngạc, bởi lá chỉ cần khoảng 1/10 giây để khép lại, gần như không cho côn trùng cơ hội tìm đường thoát. Sau khi bẫy đóng kín, cây giết chết con mồi rồi tiêu hóa các mô của nó, qua đó thu nhận những chất dinh dưỡng cần thiết trong môi trường nghèo dinh dưỡng. Để chế tạo robot có khả năng bắt côn trùng, các nhà khoa học phải tìm vật liệu vừa nhận biết được sự xuất hiện của con mồi, vừa gập lại đủ nhanh. Một số chuyên gia thuộc Đại học Quốc gia Seoul đã tiếp cận thách thức bằng những vật liệu có khả năng phục hồi hình dạng sau khi bị biến dạng. Những vật liệu này có thể trở về hình dạng ban đầu dưới tác động của lực, nhiệt hoặc dòng điện, phù hợp với yêu cầu đóng mở lặp lại của một chiếc bẫy cơ học. Nhóm nghiên cứu sử dụng sợi carbon để tạo ra bộ phận được gọi là “lá”, có hình dạng giống vỏ sò và được thiết kế để khép lại khi nhận tác động. Bộ phận ấy nối với một lò xo kim loại có khả năng phục hồi hình dạng, giúp robot phản ứng trực tiếp trước trọng lượng rất nhỏ của côn trùng. Khi một con côn trùng đậu lên “lá”, khối lượng của nó khiến lò xo co lại, kéo hai phần “lá” khép vào nhau và nhốt con mồi bên trong. Sau đó, một dòng điện chạy qua lò xo sẽ kích hoạt quá trình phục hồi, khiến “lá” mở ra để chuẩn bị cho lần bắt tiếp theo. Nhà nghiên cứu Mohsen Shahinpoor thuộc Đại học Maine tại Mỹ lại đề xuất một phương án khác, dựa trên màng polymer mỏng thay vì lò xo kim loại. Ông tạo những chiếc “lá” bằng màng polymer, sau đó phủ các điện cực bằng vàng lên bề mặt, biến cấu trúc mềm này thành một cơ cấu có thể điều khiển bằng điện. Khi dòng điện chạy qua, chiếc “lá” uốn cong về một phía, tạo trạng thái đóng tương tự chiếc bẫy tự nhiên của cây bắt côn trùng. Khi dòng điện đảo chiều, hướng biến dạng thay đổi, chiếc “lá” mở ra và trả robot về trạng thái sẵn sàng tiếp nhận một con mồi mới. Các robot dạng này không chỉ gây chú ý nhờ hình dáng lạ mắt, mà còn có thể trở thành nguồn cung cấp thức ăn trực tiếp cho những hệ thống robot tạo điện. Ioannis Ieropoulos, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm robot Bristol ở Anh, nhận định con người có thể thu được lợi ích rất lớn từ robot có khả năng bắt côn trùng. Ông cùng đồng nghiệp từng chế tạo Ecobot, một robot có thể “tiêu hóa” côn trùng, thực phẩm bị vứt bỏ và rác để tạo ra điện phục vụ hoạt động của chính nó. Ecobot sử dụng vi khuẩn phân hủy bộ xương ngoài của côn trùng trong một phản ứng tạo ra các điện tử, sau đó đưa điện tử qua mạch để sản sinh điện. Tuy nhiên, Ecobot chưa thể tự săn mồi trong môi trường xung quanh, nên nhóm nghiên cứu vẫn phải cung cấp cho nó những con ruồi đã chết làm thức ăn. Cách vận hành đó hạn chế tính tự động, bởi một robot thật sự độc lập cần tự tìm kiếm nguồn thức ăn, tự bắt giữ và tự xử lý con mồi. Nếu kết hợp cơ cấu bắt côn trùng mô phỏng cây nắp ấm với hệ thống tạo điện của Ecobot, robot tương lai có thể tự săn mồi rồi chuyển hóa chúng thành năng lượng. Ieropoulos cho biết ông rất vui khi hai nhóm nghiên cứu đã chế tạo thành công những robot mang hình dáng cây nắp ấm, mở ra hướng phát triển cho robot tự cung cấp năng lượng.