En robot som äter föroreningar

Möt "Ro-bot", en robot som städar upp föroreningar och genererar elektriciteten den själv behöver genom att svälja smutsigt vatten. Robotteknikern Jonathan Rossiter förklarar hur denna speciella simmande maskin, som använder en mikrobiell bränslecell för att neutralisera algblomning och oljefläckar, kan vara en föregångare till nedbrytbara, självgående föroreningsbekämpande robotar.

Hej, jag är ingenjör

och jag gör robotar.

Alla vet förstås
vad en robot är, eller hur?

Om inte så borde ni gå till Google

och fråga Google vad en robot är.

Låt oss göra det.

Vi går till Google,
och detta är vad vi får fram.

Ni ser här att det finns
många olika sorters robotar,

men de är i huvudsak humanoida
i sin struktur.

Och de ser ganska konventionella ut

eftersom de har plast och metall,

de har motorer och kugghjul och så vidare.

En del av dem ser vänliga ut,

du skulle kunna gå fram och krama dem.

En del inte lika vänliga,

de ser ut som att de kommit
direkt ur "Terminator,"

de kan mycket väl vara ur "Terminator."

Man kan göra en massa häftiga grejer
med dessa robotar -

man kan göra spännande saker.

Men jag vill titta på
andra sorters robotar -

jag vill skapa andra sorters robotar.

Och jag hämtar inspiration
från saker som inte ser ut som vi,

men som dessa.

Det här är naturliga biologiska organismer

och de gör en del coola grejer
som vi inte kan göra,

och som nuvarande robotar
inte heller kan göra.

De gör en massa bra saker
som att röra sig runt på golvet;

de tar sig in i våra trädgårdar
och äter våra grödor;

de klättrar i träd;

de går ner i vatten,
de kommer upp ur vatten;

de fångar insekter och äter dem.

Så de gör verkligen intressanta saker.

De lever, de andas, de dör,

de äter saker ur miljön.

Våra nuvarande robotar gör inte det.

Skulle det inte vara bra

om man kunde använda en del av
de där egenskaperna hos framtida robotar

för att lösa en del
väldigt intressanta problem?

Jag ska titta på ett par problem i miljön

där vi kan använda färdigheter och teknik

från dessa djur,

och från växterna,

och använda dem för att lösa problemen.

Låt oss titta på två miljöproblem.

Vi har orsakat båda två -

detta är människan
som interagerar med miljön

och gör en del otrevliga saker.

Det första har att göra med
befolkningstrycket.

Sådant är befolkningstrycket i världen,

att jordbruket tvingas producera
mer och mer grödor.

För att göra det

tillför lantbrukarna
allt mer kemikalier till jorden.

De tillför gödningsmedel,
nitrater, bekämpningsmedel -

allt möjligt som främjar
grödornas tillväxt,

men som har negativ påverkan.

En sådan påverkan är
att om du tillför mycket gödning,

så hamnar inte allt i grödorna.

Mycket av det stannar i jorden,

och när det regnar

förs dessa kemikalier ner i grundvattnet.

Och från grundvattnet

förs de vidare till vattendrag,
till sjöar, älvar

och till havet.

Om man tillför alla dessa kemikalier,
dessa nitrater,

till den typen av miljöer,

så kommer organismer i de miljöerna
att påverkas av det -

alger, till exempel.

Alger älskar nitrater,
de älskar gödningsmedel,

så de tar upp alla dessa kemikalier,

och om betingelserna är rätt,
kommer de att massföröka sig.

De kommer att producera
mängder av nya alger.

Det kallas för blomning.

Problemet är att när alger
förökar sig på det viset

berövar det vattnet på syre.

Och så fort det händer,

kan andra organismer
i vattnet inte överleva.

Så vad gör vi?

Vi försöker skapa en robot
som äter algerna,

äter dem och gör miljön säker.

Det är det första problemet.

Det andra har vi också skapat,

och det har att göra med oljeförorening.

Olja kommer från de motorer vi använder,

båtarna vi använder.

Ibland tömmer tankfartygen
sina oljetankar i havet,

så olja kommer ut i havet den vägen.

Skulle det inte vara bra
om vi kunde ta hand om det

med robotar som kan äta föroreningarna
som oljan har skapat?

Det är det vi gör.

Vi skapar robotar som äter föroreningar.

För att skapa roboten

hämtar vi inspiration från två organismer.

Till höger ser ni en brugd.

Brugden är en enorm haj.

Den är inget rovdjur,
så man kan simma med den,

som ni ser.

Brugden öppnar munnen

och fångar upp plankton när den simmar.

Sedan smälts maten

och energin används
för att hålla kroppen i rörelse.

Så, skulle vi kunna skapa en sån robot,

som brugden, som tuffar fram genom vattnet

och äter upp föroreningar?

Låt oss se om vi kan göra det.

Men vi hämtar också inspiration
från andra organismer.

Jag har en bild här på en buksimmare,

och buksimmaren är väldigt söt.

När den simmar i vattnet,

använder den paddelliknande ben
för att ta sig framåt.

Så vi tar dessa två organismer

och kombinerar dem till en ny sorts robot.

Faktum är, att eftersom vi använder
buksimmaren som inspiration,

och vår robot flyter på vattenytan,

och den ror,

så kallar vi den för "Ro-bot."

En Ro-bot är en robot som ror.

Okej. Så hur ser det ut?

Här är några bilder på Ro-boten,

och som ni ser,

liknar den inte alls de robotar
som vi såg i början.

Google har fel; robotar ser inte ut så,

de ser ut så här.

Så, jag har Ro-bot här.

Jag håller upp den så ni ser.

Det ger en känsla för skalan,

och den ser inte alls ut som de andra.

Den är gjord av plast,

och nu ska vi titta på delarna

som bygger upp Ro-boten -

det som gör den unik.

Ro-boten är uppbyggd av tre delar,

och de tre delarna är egentligen
som delarna i vilken organism som helst.

Den har en hjärna,

den har en kropp

och den har en mage.

Den behöver magen för att skapa energin.

Alla Ro-botar har dessa tre delar,

och alla organismer har de tre delarna,

så låt oss gå igenom den, en i taget.

Den har en kropp,

och dess kropp är gjord av plast,

och flyter ovanpå vattnet.

Den har simfötter på sidan här -

paddlar för att kunna röra sig,

precis som buksimmaren.

Den har en plastkropp,

men den har en mjuk gummimun här,

och en mun här, den har två munnar.

Varför har den två munnar?

En är för att ta in maten

och den andra är för att släppa ut maten.

Så egentligen har den en mun
och en bakdel,

eller en -

(Skratt)

något där saker kommer ut,

precis som hos en riktig organism.

Så den börjar likna brugden.

Det är kroppen.

Den andra delen kan vara magen.

Vi behöver få in energi i roboten
och vi behöver behandla föroreningen,

så föroreningen går in,

och så gör den något.

Den har en cell i mitten,
en mikrobiell bränslecell.

Jag ställer ner den här
och lyfter upp bränslecellen.

Så istället för att ha batterier

eller ett konventionellt energisystem

har den en sån här.

Det här är dess mage.

Och det är verkligen en mage

för man kan få in energi här
i form av föroreningar,

och så alstrar den elektricitet.

Så vad är det?

Det är en mikrobiell bränslecell.

Det är lite som en kemisk bränslecell,

som ni kanske har stött på i skolan,

eller sett på nyheterna.

Kemiska bränsleceller tar väte och syre,

och kan kombinera dem och ge elektricitet.

Det är en väletablerad teknik,
den användes vid Apollo-resorna.

För 40-50 år sedan.

Detta är lite nyare.

Det är en mikrobiell bränslecell.

Principen är densamma:

Den har syre på ena sidan,

men istället för att ha väte
på andra sidan,

har den en soppa,

och i den soppan finns levande mikrober.

Om man tar organiskt material,

det kan vara avfall, lite mat,

kanske en bit av din smörgås -

och sätter in det dit,
så äter mikroberna upp maten,

och omvandlar den till elektricitet.

Och inte bara det,
om du väljer rätt sorts mikrober,

kan den mikrobiella bränslecellen
användas för att behandla föroreningen.

Väljer man rätt mikrober

så äter mikroberna upp algerna.

Använder man andra mikrober

så äter de upp petroleumprodukter

och råolja.

Så ni kan se

hur den här magen kan användas,

inte bara för att behandla föroreningen

utan också för att alstra elektricitet
från föroreningen.

Så roboten rör sig genom miljön,

tar in mat i sin mage,

smälter maten, alstrar elektricitet,

använder elektriciteten
för att röra sig genom miljön

och fortsätter så.

Så låt oss se vad som händer
när vi kör Ro-boten -

när den får ro lite.

Här är ett par videoklipp,

det första ni ser -
förhoppningsvis ser ni det,

är att munnen öppnas.

Frammunnen och bakmunnen öppnas,

och håller sig öppna,

sedan börjar roboten ro framåt.

Den rör sig genom vattnet

så att maten går in
i takt med att avfallet går ut.

När den rört sig nog,

stannar den och stänger munnen -

stänger långsamt munnarna -

och stannar där

och smälter maten.

De mikrobiella bränslecellerna

innehåller förstås mikrober.

Det man vill är att en massa energi

ska komma ut från mikroberna
så fort som möjligt.

Men vi kan inte tvinga mikroberna

och de alstrar en liten mängd
elektricitet per sekund.

De alstrar milliwatt eller mikrowatt.

Låt oss sätta det i perspektiv.

Din mobiltelefon,

en av de här moderna,

drar ungefär en watt när du använder den.

Det är tusen eller en miljon gånger
mer energi,

jämfört med den mikrobiella bränslecellen.

Hur kan vi hantera det?

Jo, när Ro-boten har smält maten färdigt,

när den har tagit in maten,

så är den stilla där och väntar
till all mat är uppäten.

Det kan ta några timmar,
det kan ta några dagar.

Ett typiskt kretslopp
för Ro-boten ser ut så här:

du öppnar munnen,

du rör dig,

du stänger munnen

och sitter still och väntar ett tag.

När maten är färdigsmält,

kan du göra om samma sak igen.

Men det ser ju ut
som en riktig organism, eller hur?

Det ser ut som nåt vi gör.

Lördag kväll, vi går ut, vi öppnar munnen,

fyller magen,

sitter framför tv:n och smälter maten.

När vi är färdiga,
gör vi om samma sak igen.

Okej, om vi har tur med kretsloppet,

så har vi i slutändan
tillräckligt med energi kvar

för att kunna göra något annat.

Vi skulle kunna skicka ett meddelande.

Vi kunde skicka ett som sa,

"Så här mycket föroreningar har jag ätit,"

eller, "Såna här saker har jag stött på,"

eller, "Här är jag."

Möjligheten att skicka ett meddelande
och säga "Här är jag,"

är väldigt, väldigt viktig.

Om ni tänker på oljefläckarna
vi såg tidigare,

eller de stora algblomningarna,

så vill man ju verkligen
sätta ut Ro-boten där,

låta den äta upp alla föroreningarna

och sedan hämta upp den.

Varför?

För dessa Ro-botar,

den här Ro-boten,

innehåller motorer, kablar,

den innehåller delar
som inte är nedbrytbara.

Dagens Ro-botar innehåller
saker som giftiga batterier.

Man kan inte lämna dem i naturen,

så man behöver spåra dem

och när de har jobbat färdigt

så måste man samla in dem.

Det begränsar antalet Ro-botar
som man kan använda.

Om man, å andra sidan,

har robotar som är
mer som biologiska organismer,

så kommer de till slutet av sina liv,

dör och bryts ner till ingenting.

Så visst vore det trevligt
om dessa robotar,

istället för att vara gjorda av plast,

var gjorda av andra material,

som, när du slänger ut dem,

bryts ner till ingenting?

Det förändrar vårt sätt
att använda robotar.

Istället för att sätta ut
10 eller 100 i naturen,

behöva spåra dem,

och när de dör,

samla ihop dem,

kunde man sätta ut tusentals,

en miljon, en miljard robotar i naturen.

Bara sprida ut dem.

Och veta att när de levt färdigt,
bryts de ner till ingenting.

Man behöver inte oroa sig för dem.

Det förändrar vårt sätt att se på robotar

och hur vi skickar ut dem.

Frågan är alltså: Kan man göra detta?

Ja, vi har visat att det går att göra.

Man kan skapa nedbrytbara robotar.

Det intressanta är
att man kan använda hushållsmaterial

för att skapa dessa nedbrytbara robotar.

Jag ska visa några, ni kan bli förvånade.

Man kan skapa en robot av gelé.

Istället för att ha en motor,
som vi har i dagsläget,

kan man göra något
som kallas artificiella muskler.

Artificiella muskler är smarta material,

man ger dem elektricitet

och då drar de ihop sig,
böjer eller vrider sig.

De ser ut som riktiga muskler.

Istället för att ha en motor,
har man artificiella muskler.

Och man kan göra
artificiella muskler av gelé.

Om man tar lite gelé och några salter,

och gör lite hokus-pokus,

så kan man skapa en artificiell muskel.

Vi har också visat att man kan skapa
den mikrobiella bränslecellens mage

av papper.

Så man skulle kunna göra hela roboten
av nedbrytbara material.

Man slänger ut dem
och de bryts ner till ingenting.

Detta är verkligen spännande.

Det kommer att förändra vårt sätt
att se på robotar,

men det låter oss också
vara väldigt kreativa

i hur vi tänker på vad man kan göra
med dessa robotar.

Jag ska ge ett exempel.

Om man kan använda gelé
för att göra en robot -

vi äter gelé, eller hur?

Varför inte göra nåt sånt här?

En robotgummibjörn.

Jag har förberett några.

Så där ja. Jag har ett paket -

och en med citronsmak.

Jag tar den här gummibjörnen -
han är inte en robot, okej?

Vi måste låtsas.

Och det man gör med en sån här
är att man stoppar den i munnen -

citron är gott.

Tugga inte så mycket, det är en robot,
den tycker inte om det.

Och sedan sväljer du den.

Den hamnar i din mage.

Och när den är i din mage rör den sig,
tänker, vrider sig, böjer sig,

den gör något.

Den skulle kunna gå längre ner
i tarmsystemet,

ta reda på om du har magsår eller cancer,

kanske ge en injektion eller något sådant.

Du vet att när den har gjort sitt jobb,

kan den smältas av din mage,

eller, om du inte vill det,

så kan den gå rakt igenom dig,

ut i toaletten,

och brytas ner i naturen.

Detta förändrar, återigen,
vårt sätt att se på robotar.

Vi började med att titta på robotar
som äter föroreningar,

och sedan på robotar som vi kan äta.

Jag hoppas att detta ger er en bild

av de saker vi kan göra
med framtida robotar.

Tack så mycket för er uppmärksamhet.

(Applåder)