Robot do zjadania zanieczyszczeń

Poznajcie robota, który redukuje zanieczyszczenie i jednocześnie wytwarza prąd do samonapędu, pijąc skażoną wodę.
Robotyk Jonathan Rossiter wyjaśnia, jak ta wyjątkowa, unosząca się na wodzie maszyna, która wykorzystuje mikrobiologiczne komórki paliwowe do zneutralizowania procesu rozmnażania się alg i wycieków oleju, mogłaby zostać prototypem biodegradalnego, samodzielnie zwalczającego zanieczyszczenie robota.

Witam, jestem inżynierem

i buduję roboty.

Zakładam, że wszyscy wiecie, czym są?

Jeśli nie, to zapewne
zapytalibyście Google,

co to jest "robot".

Zatem też tak zróbmy.

Wpisujemy "robot" i oto, co wychodzi.

Widać mnóstwo różnych rodzajów robotów,

ale są one raczej
człekopodobne w strukturze.

Wyglądają dosyć konwencjonalnie,

gdyż są z plastiku, metalu.

Mają silniki, przekładnie i tak dalej.

Część z nich wygląda nawet przyjaźnie

i można by je podnieść czy objąć.

Inne nie są już takie miłe,
wyglądają jak z "Terminatora"

i może faktycznie są.

Z robotami można robić
mnóstwo fajnych rzeczy,

naprawdę ekscytujących.

Chciałbym przeanalizować inny typ robotów.

Chcę budować inne rodzaje.

Inspirację czerpię z rzeczy,
które nie wyglądają jak my,

ale jak coś takiego.

To są naturalne organizmy biologiczne.

Robią różne fajne rzeczy, których ani my,

ani dzisiejsze roboty nie potrafią.

Robią różne rzeczy, suną po podłodze,

idą do ogrodu, zjadają nasze uprawy,

wspinają się na drzewa,

wchodzą do wody i z niej wychodzą,

łapią i zjadają owady.

Robią naprawdę ciekawe rzeczy.

Żyją, oddychają, umierają,

jedzą pokarm pochodzący z otoczenia.

Dzisiejsze roboty tego nie robią.

Czy nie byłoby fajnie, gdyby te cechy

zastosowano u przyszłych robotów

do rozwiązania ciekawych problemów?

Rozważę kilka środowiskowych kwestii,

w których można by
wykorzystać umiejętności

tych zwierząt

i roślin

do rozwiązania problemów.

Zerknijmy na dwa problemy środowiskowe.

Oba spowodowane są przez nas.

Pierwszy to wpływ człowieka na środowisko.

Drugi dotyczy robienia niemiłych rzeczy.

Pierwszy dotyczy
tak zwanej presji populacji.

Jest ona tak duża na świecie,

że gospodarstwa rolne
muszą produkować więcej.

W tym celu rolnicy stosują
więcej substancji chemicznych.

Wykorzystują nawozy, azotany, pestycydy,

środki, które wspomagają wzrost roślin,

ale mają przy tym negatywne skutki.

Na przykład taki,

że nie cały nawóz trafia do roślin.

Spora część pozostaje w glebie.

Kiedy pada deszcz,

te chemikalia trafiają do wód gruntowych.

Z wodami gruntowymi

płyną do strumieni, jezior, rzek

i do morza.

Jeśli te chemikalia i azotany

dostaną się do otoczenia,

mają negatywny wpływ
na organizmy w nim żyjące.

Na przykład na algi.

Algi uwielbiają azotany i nawozy,

więc chłoną te chemikalia.

W sprzyjających warunkach
rozrosną się masowo.

Powstanie masa nowych alg.

To się nazywa rozkwit.

Takie namnożenie alg

pozbawia wodę tlenu.

Gdy to się dzieje,

inne organizmy wodne nie mogą przetrwać.

Co należy zrobić?

Spróbujmy stworzyć robota, który zje algi.

Skonsumuje je i zneutralizuje.

To był pierwszy problem.

Drugi też rodzi się z naszego powodu.

Dotyczy on zanieczyszczenia ropą.

Ropa wycieka z silników,

czy łódek, których używamy.

Zdarzają się też wycieki z tankowca.

W taki sposób ropa dostaje się do morza.

Wspaniale byłoby zaradzić temu,

używając robotów, które pochłonęłyby
skażenie spowodowane przez pola naftowe.

Właśnie tym się zajmujemy.

Budujemy roboty
pochłaniające zanieczyszczenia.

Do ich konstrukcji

czerpiemy inspirację z dwóch organizmów.

Z jednej strony jest żarłacz olbrzymi.

To masywny rekin.

Nie jest mięsożerny,
więc można z nim pływać.

Jak widać.

Rekin otwiera paszczę

i przemierza morze, zbierając plankton.

Trawi pokarm,

a potem wykorzystuje energię
z pokarmu, by utrzymać się w ruchu.

Czy można stworzyć robota

przypominającego takiego żarłacza,

który płynie i wchłania zanieczyszczenie?

Zobaczmy, czy to jest realne.

Inspiracja pochodzi
też z innych organizmów.

Mam tutaj zdjęcie grzbietopławka.

Wydaje się taki słodki.

Pływa w wodzie

dzięki płetwom, przypominającym wiosła.

Bierzemy te dwa organizmy

i łączymy je, by stworzyć nowy typ robota.

Skoro grzbietopławek jest inspiracją,

a robot unosi się na powierzchni wody

i wiosłuje,

można go nazwać "wiosło-botem".

"Wiosło-bot" to robot, który wiosłuje.

Jak to wygląda?

Na zdjęciach można zauważyć,

że nie wyglądają jak roboty
zaprezentowane na początku.

Google jest w błędzie.

Roboty nie są jak tamte, ale jak te.

Mam tutaj jednego robota.

Podniosę go.

Daje on poczucie pewnej skali
i nie przypomina w niczym tamtych.

Jest zrobiony z plastiku.

Przyjrzymy się elementom,
które go tworzą i wyróżniają.

Robot składa się z trzech części,

przypominających części żywych organizmów.

Posiada mózg,

tułów

i brzuch.

Potrzebuje brzucha,
do wytworzenia energii.

Każdy robot składa się z tych części

i każdy żywy organizm je posiada.

Przeanalizujemy je osobno i po kolei.

Robot ma ciało,

które jest z plastiku.

Unosi się na powierzchni wody

i ma płetwy z tej strony,

jak wiosła, ułatwiające pływanie.

Dokładnie jak w przypadku grzbietopławka.

Ma ciało z plastiku,
miękkie gumowe usta z jednej strony,

oraz z tej strony, czyli ma dwa otwory.

Dlaczego ma dwa otwory?

Pierwszy wprowadza pokarm,

a drugi otwór wydala go.

Zatem ma raczej usta i odbyt

lub

coś, przez co się wydala.

To przypomina prawdziwy organizm.

Zaczyna przypominać żarłacza olbrzymiego.

To było ciało.

Drugim elementem niech będzie brzuch.

Musimy wpuścić energię do robota
i pozbyć się zanieczyszczenia.

Robot wchłania zanieczyszczenie

i coś z nim zrobi.

Ma w środku komórkę
napędzaną mikrobiologicznym paliwem.

Odłożę to i podniosę tę komórkę.

Zamiast baterii

czy konwencjonalnego systemu zasilania

posiada coś takiego.

To jego brzuch.

I to naprawdę jest brzuch.

Można tutaj zasilić go
energią czyli zanieczyszczeniem,

które wygeneruje elektryczność.

Jest to paliwowa
komórka mikrobiologiczna.

To jakby chemiczne ogniwo paliwowe,

o którym uczymy się w szkole
lub słyszymy w wiadomościach.

Ogniwo paliwowe pobiera wodór i tlen.

Ich połączenie tworzy energię elektryczną.

Tę ugruntowaną technologię

stosowano w misjach kosmicznych Apollo.

Czyli 40 - 50 lat temu.

A to coś nowszego.

To mikrobiologiczna komórka paliwowa.

Działa na podobnej zasadzie.

Z jednej strony pobiera tlen,

ale z drugiej zamiast wodoru

dostaje mieszankę.

W niej znajdują się żywe mikroby.

Weźmy jakiś materiał organiczny,

jak odpady produkcyjne, jedzenie,

czy kawałek kanapki.

Po umieszczeniu w środku
mikroby wchłoną te odpady

i zamienią je na energię elektryczną.

Przy odpowiednim wyborze mikrobów

mikrobiologiczna komórka

redukuje zanieczyszczenie.

Odpowiednio dobrane mikroby

skonsumują algi.

Inne rodzaje mikrobów

wchłoną spirytus naftowy i ropę.

Ten brzuch można wykorzystać

nie tylko do redukcji zanieczyszczenia,

ale też do wytworzenia
z niego energii elektrycznej.

Robot będzie krążył,

wchłaniając pokarm do brzucha,

trawiąc go, tworząc elektryczność,

wykorzystując ją do napędu

i tak w kółko.

Zobaczmy, co się stanie po uruchomieniu,

gdy zaczynie pływać.

Mamy kilka filmów.

Po pierwsze widzimy otwory.

Obydwa, przedni i tylny, są otwarte.

Pozostaną tak otwarte.

Robot rusza w przód.

Robi to w taki sposób,

żeby pobierać nowy pokarm
w miarę wydalania resztek.

Zatrzymuje się, gdy się napływał.

Zamyka otwory.

Powoli je zamyka.

Siedzi sobie,

żeby strawić pokarm.

Te mikrobiologiczne komórki paliwowe

zawierają mikroby.

Oczekujemy dużej ilości energii

szybko produkowanej przez mikroby.

Ale nie da się poganiać mikrobów.

Produkują niewielką ilość
energii elektrycznej na sekundę.

Generują miliwaty lub mikrowaty.

Do czego to porównać?

Telefon komórkowy,

jeden z tych najnowszych,

podczas działania pobiera
około jednego wata.

To tysiąc czy milion
razy więcej zużytej energii

w porównaniu z mikrobiologiczną komórką.

Jak można temu zaradzić?

Kiedy robot trawi,

kiedy przyjął już pokarm,

siada i czeka, aż cały pokarm
zostanie strawiony.

To może potrwać godziny, a nawet dni.

Typowy cykl robota wygląda następująco:

otwiera usta,

porusza się,

zamyka usta,

nieruchomieje i czeka.

Jak już strawi pokarm,

może zacząć od nowa.

To przypomina żywy organizm.

Przypomina w tym trochę nas.

W sobotę wieczór
wychodzimy, otwieramy usta,

napełniamy żołądki,

siadamy przed telewizorem i trawimy.

Po skończeniu zaczynamy od początku.

Przy odrobinie szczęścia

pod koniec cyklu został nam dość energii,

żeby zrobić coś innego.

Możemy wysłać wiadomość.

Możemy wysłać wiadomość o tym,

"ile zanieczyszczenia strawiłem",

z "jaką rzeczą się dziś zmierzyłem",

czy po prostu "jestem tutaj".

Możliwość wysłania tej ostatniej

jest na prawdę ważna.

Gdy widzimy plamy oleju

czy ogromny rozwój alg,

chcemy umieścić w tych miejscach robota,

by wchłonął całe zanieczyszczenie.

Potem trzeba go stamtąd zabrać.

Dlaczego?

Robot obecnie, taki jak ten tutaj,

zawiera

silniki, przewody

części, które nie są biodegradowalne.

Obecne roboty mają toksyczne baterie.

Nie można ich po prostu zostawić.

Należy wytropić je,

a po skończonej pracy zabrać.

To ogranicza liczbę robotów do dyspozycji.

Jednakże

robot podobny do biologicznego organizmu,

którego działanie dobiega końca,

umiera i rozkłada się.

Nie byłoby wspaniale, gdyby te roboty,

zamiast z plastiku,

były wykonane z innego tworzywa,

które rozłoży się, jeśli porzucimy robota?

To zmienia sposób używania robotów.

Zamiast umieszczenia
10 czy 100 w środowisku,

śledzenia ich,

a gdy przestaną działać,

zabrania ich,

można by umieścić tysiące,

miliony, miliardy robotów w przyrodzie.

Po prostu rozmieścić je, wiedząc,

że po skończeniu działania się rozłożą.

Nie trzeba się o to martwić.

To zmienia sposób postrzegania robotów

i ich zastosowania.

Powstaje pytanie: czy to możliwe?

Pokazaliśmy, że tak.

Można stworzyć roboty biodegradowalne.

A co ciekawe, wystarczą domowe materiały

do budowy biodegradowalnego robota.

Będziecie zdziwieni.

Można zrobić robota z żelatyny.

Zamiast silnika, jak w tym modelu,

można zrobić jakby sztuczne mięśnie.

Są to inteligentne materiały.

Podłącza się do nich prąd,

a one kurczą się, zginają lub wykręcają.

Wyglądają jak prawdziwe mięśnie.

Zamiast silnika są sztuczne mięśnie.

Można je zrobić z żelatyny.

Gdy pomieszamy żelatynę z solami

i troszkę poczarujemy,

to uzyskamy sztuczny mięsień.

Brzuch komórki mikrobowej
można wykonać także z papieru.

Roboty można więc stworzyć
z biodegradowalnych materiałów.

Rozrzucamy je po świecie,
a one same się rozłożą.

To naprawdę ekscytujące.

Zmienia to całkowicie
sposób postrzegania robotów.

Pozwala też na kreatywność

w wymyślaniu możliwości wykorzystania.

Podam przykład.

Gdyby dało się zrobić robota z żelatyny,

a przecież możemy jeść żelatynę,

to czemu nie stworzyć czegoś takiego?

Robot - żelek.

Te przygotowałem wcześniej.

Tutaj mam paczkę.

Jest o smaku cytryny.

Biorę robota-żelka.

To nie robot, ale musimy udawać.

Wkładam go do ust.

Cytrynowy nieźle smakuje.

Nie przeżuwam za dużo,
bo to robot i może tego nie lubić.

Połykam go.

Przemieszcza się do żołądka.

Tam się porusza, myśli, wykręca i zgina,

coś robi.

Mógłby iść dalej do jelit.

Sprawdzić czy mam wrzody lub raka

albo zrobić zastrzyk.

Wiemy, że gdy skończy pracę,

może być strawiony przez żołądek

lub może zostać wydalony

prosto do toalety

i rozłożyć się bezpiecznie w środowisku.

To znów zmienia sposób
postrzegania robotów.

Zacząłem od robotów
konsumujących zanieczyszczenia.

Teraz analizujemy te,
które sami możemy zjeść.

Myślę, że podsunąłem pomysł na to,

co można zrobić z przyszłymi robotami.

Dziękuję za uwagę.