Xem robot lai sinh học được điều khiển bằng sợi nấm

Các nhà nghiên cứu Đại học Cornell đã phát triển một hệ thống robot đặc biệt: thay vì nhận lệnh từ chip silicon và mã lệnh, robot này được điều khiển bởi sợi nấm - mạng lưới ngầm trong tự nhiên có khả năng cảm nhận ánh sáng, hóa chất, nhiệt độ và tạo ra các xung điện.

Bằng cách nuôi cấy sợi nấm trong các buồng nhỏ gắn điện cực, nhóm đã dịch những nhịp xung tự nhiên thành tín hiệu kỹ thuật số, rồi dùng chúng để điều khiển hai loại robot: một robot mềm nhiều chân và một xe nhỏ có bánh. Khi môi trường thay đổi, các mẫu điện của sợi nấm cũng thay đổi, khiến robot tự điều chỉnh cách di chuyển.

Khác với nhiều hệ thống lai sinh học dùng tế bào động vật vốn khó duy trì, sợi nấm chịu được điều kiện khắc nghiệt hơn, phát triển từ dinh dưỡng cơ bản và phản ứng với nhiều tín hiệu khác nhau. Chúng tạo ra các nhịp điện không đều nhưng đủ để định thời gian, giúp robot phối hợp bước đi hoặc quay bánh xe mà không cần kiểm soát chi tiết từng khớp.

Thách thức lớn nhất là lọc nhiễu điện từ động cơ và môi trường, vốn dễ che lấp tín hiệu yếu ớt của nấm. Để khắc phục, nhóm đã thiết kế giao diện chống rung và chống nhiễu, cho phép ghi nhận rõ ràng tín hiệu khi robot di chuyển. Phần mềm sau đó theo dõi tín hiệu theo thời gian thực, chuyển các đột biến thành lệnh vận hành.

Trong thí nghiệm, sợi nấm phản ứng với tia cực tím, thay đổi xung điện, từ đó khiến robot đổi nhịp di chuyển. Hệ thống cũng có chế độ ghi đè, cho phép con người tạm dừng hoặc điều hướng robot mà không làm hỏng mô sống.

Ứng dụng tiềm năng trải dài từ nông nghiệp đến giám sát môi trường. Sợi nấm có thể phản ứng với tín hiệu dinh dưỡng, chất ô nhiễm hoặc vi khuẩn, mở ra khả năng dùng robot giá rẻ để đo độ màu mỡ của đất, tối ưu bón phân hoặc phát hiện độc tố trong môi trường.

Điểm khác biệt của hướng tiếp cận này là cảm biến sinh học không chỉ thu thập dữ liệu mà còn trực tiếp định hình hành động robot. “Dự án này là cách kết nối thực sự với hệ thống sống”, Anand Mishra, tác giả chính, cho biết. “Một khi bạn nghe được tín hiệu, bạn cũng thấy được phản ứng vật lý của nấm - thứ mà bình thường chúng ta không thể hình dung, nhưng robot lại biến nó thành hình ảnh trực quan”.

Theo nhóm Cornell, vẫn cần nhiều nghiên cứu để mở rộng quy mô và đảm bảo tính ổn định ngoài thực địa. Nhưng kết quả bước đầu chứng minh một điều: mạng lưới sống như sợi nấm có thể điều khiển robot, tạo ra một cách tiếp cận hoàn toàn mới trong tương tác giữa sinh học và máy móc.

Ngọc Ánh (theo Earth, Science Robotics)