Профессор Дарио Флореано — швейцарско-итальянский робототехник и инженер, занимающийся смелым исследовательским проектом: созданием съедобных роботов и легкоусвояемой электроники.
Каким бы нелогичным это ни казалось, объединение науки о продуктах питания и робототехники может принести огромную пользу. Они варьируются от доставки продовольствия по воздуху до расширенного мониторинга здоровья.
Нарушение границ
«Наша цель — начать заменять электронные компоненты съедобными», — сказал Флореано, директор Лаборатории интеллектуальных систем Швейцарского федерального технологического института в Лозанне.
Он возглавляет проект, целью которого является расширение границ исследований в области робототехники путем создания роботов, которых можно есть, и продуктов, которые ведут себя как роботы.
Четырехлетний проект под названием ROBOFOOD продлится до сентября 2025 года. В команду входят исследователи из Швейцарии, Италии, Нидерландов и Великобритании.
Флореано датирует начало своего интереса к идее объединения еды и робототехники одноразовым комментарием, сделанным в 2017 году исследователем с докторской степенью после еженедельного лабораторного совещания в Лозанне.
Исследователь Джун Синтаке заметил, что основная разница между роботами и живыми системами заключается в том, что роботы не могут быть съедены другими формами жизни.
Флореано начал думать о возможных способах изменить это.
Летающие торты
Команда ROBOFOOD уже построила дрон с крыльями из рисовых лепешек, склеенных пищевым маслом и шоколадом. Этот подвиг был достигнут в сотрудничестве с Вагенингенским университетом в Нидерландах.
«Мы создали первый дрон, 50% массы которого съедобно», — сказал Флореано.
Исследователи были вдохновлены идеей о том, что дроны, задействованные в экстренных спасательных операциях, могут не только находить пропавших людей или животных и даже доставлять жизненно важные лекарства или еду, но и сами выступать в качестве питания.
Флореано сказал, что съедобных компонентов дрона ROBOFOOD достаточно, чтобы соответствовать стандартам Организации Объединенных Наций по потребностям в продовольствии во время кризиса.
«Эти части доставляли питание, рекомендованное ООН для тех, кто оказался в чрезвычайных ситуациях», — сказал он.
Задача здесь состоит в том, чтобы построить крылья из съедобных материалов, которые будут достаточно прочными, чтобы выдерживать ветер, дождь и высокие температуры.
Датчики кишечника
Распространив эту концепцию на здоровье, исследователи проекта также создали съедобную электронику, которая может помочь лечить или контролировать заболевания кишечника.
В сотрудничестве с экспертом по робототехнике из Бристольского университета в Великобритании, профессором Джонатаном Росситером, команда разработала легкоусвояемые датчики , которые — в отличие от нынешних устройств для кишечника — не требуют выделения или извлечения из организма пациента.
Датчики перевариваемости исключают риск остатка материалов в организме.
Хотя необходимы дальнейшие испытания и разработки, датчики сигнализируют о возможности создания легкоусвояемых частей машин.
Цель съесть все
Еще одним прорывом стало создание съедобной версии компонента, который позволяет роботу функционировать.
Компонент, известный как привод, является частью машины, которая помогает ей совершать физические движения путем преобразования энергии в механическую силу.
Другими словами, это та часть, которая позволит роботу сделать что-то полезное, как только человек ее проглотит.
В этом контексте съедобная часть машины ROBOFOOD знаменует собой большой шаг вперед на пути к полностью функциональным и съедобным роботам.
Поиск переключателей
Дополнительным преимуществом всего этого направления исследований является экология. Пищевые материалы и процессы, которые можно легко расщепить или даже переварить, помогут справиться с растущим количеством электронных отходов в мире.
Одним из партнеров ROBOFOOD является инженер-электронщик по имени доктор Марио Кайрони, старший научный сотрудник Итальянского технологического института в Генуе.
Кайрони пытается решить главную задачу создания съедобных технологий: заменить повседневную электронику вещами, которые люди могут переварить.
«Мы начали с поиска съедобных материалов, в основном полученных из продуктов питания, для изготовления электронных устройств», — сказал он.
Кайрони нарисовал футуристический взгляд на съедобную электронику в статье, опубликованной в 2020 году.
Он черпал вдохновение из классической научно-фантастической книги покойного американского писателя Айзека Азимова «Фантастическое путешествие».
В книге четверо мужчин и женщина уменьшены до микроскопической доли от их первоначальных размеров и отправлены на миниатюрной подводной лодке через сонную артерию находящегося в коме мужчины, чтобы разрушить тромб в его мозгу.
Прорыв в области аккумуляторов
Помимо своей роли в ROBOFOOD, Кайрони ведет отдельные исследования в области «электронной еды». Пятилетний проект, получивший название ELFO , продлится до августа 2025 года и направлен на разработку съедобных электронных систем для целей здравоохранения.
В марте 2023 года команда ELFO представила первую в мире перезаряжаемую съедобную батарейку. В некоторых приложениях, таких как датчики пищевых продуктов, батарею можно использовать повторно, а не выбрасывать.
Он был изготовлен из обычных пищевых ингредиентов и пищевых добавок, завернутых в пчелиный воск. Батарея может работать около 10 минут, что вселяет надежду на то, что более продвинутые версии смогут питать медицинские устройства, проглатываемые пациентами.
Кайрони говорил с врачами в Италии об их желании дать пациентам безопасное съедобное электронное устройство, которое после проглатывания могло бы диагностировать или лечить заболевание кишечника.
Натуральные транзисторы
Ученые ELFO изучили научную литературу в поисках съедобных материалов, подходящих в качестве изоляторов, проводников и полупроводников — всех необходимых для изготовления электронных схем.
Группа обнаружила, что сусальное золото, используемое некоторыми поварами, может служить проводкой для съедобных устройств, а мед можно использовать в качестве естественного полупроводника.
Полупроводники необходимы для транзисторов, которые являются ключевыми элементами любой схемы. По словам Кайрони, другими кандидатами на роль полупроводников в природе являются красители и пигменты.
В качестве примера он сказал, что бета-каротин — красно-оранжевый пигмент, который содержится в моркови, тыкве, сладком картофеле и манго — является достаточно хорошим природным полупроводником, если его правильно обрабатывать, и съедобен.
Большие амбиции и награды
Группа ELFO собирает как можно больше съедобного материала, чтобы создать таблетку с батарейным питанием, которая будет выдавать электронный сигнал и которую можно будет отслеживать, когда она проходит через кишечник пациента.
Например, таблетка может быть проинструктирована доставлять лекарство по прибытии в определенное место в кишечнике.
План исследователей в этой области — продолжать создавать съедобные компоненты и объединять их в электронных устройствах. Таким образом, эти устройства будут содержать все больше и больше легкоусвояемых компонентов.
Вернувшись в Швейцарию, команда Флореано печатает этикетку для каждого робота с указанием его питательного профиля и процентного содержания съедобных частей.
Благодаря таким шагам сценарий, в котором потерявшийся и голодный турист в горах получает спасательный дрон с надписью «100% съедобный», больше не принадлежит исключительно области научной фантастики.
«Мы ищем проблемы, для которых, по нашему мнению, мы можем найти решение», — сказал Флореано. «Мы хотим пойти на большой риск, чтобы попытаться получить высокую награду в случае успеха».
