Робот, що їсть забруднення

Познайомтеся з "Веслоботом" - роботом, який очищує забруднення і виробляє електрику, необхідну для свого заряду, ковтаючи брудну воду. Робототехнік Джонатан Россітер пояснює, як ця особлива плавальна машинка, яка застосовує мікробну паливну батарею для нейтралізації цвітіння води і нафтових плям, може стати попередником біорозкладних незалежних роботів-борців проти забруднень.

Привіт, я інженер

і створюю роботів.

Отже, ви, звісно, знаєте,
що таке робот, чи не так?

Якщо ж ні - ви скоріш за все
відкриєте Ґуґл

і запитаєте у нього, що
таке робот.

Отже, так і зробимо.

Відкриваємо Ґуґл -
і ось що ми маємо.

Ми бачимо, що існує
безліч різних типів роботів,

але здебільшого вони
людиноподібні.

І виглядають стандартно,

бо вони з пластику і металу,

мають двигуни і механізми і таке інше.

Деякі на вигляд досить дружелюбні,

до них можна підійти
і їх обійняти.

А інші - не дуже,

та й на вигляд, ніби
з "Термінатора".

Насправді вони можуть і
дійсно бути з "Термінатора".

З цими роботами можна
робити безліч цікавих справ -

всілякі неймовірні речі.

Проте я б хотів розглянути
інші види роботів -

я хочу створювати інших роботів.

Я надихаюсь
тим, що не схоже на нас,

але натомість схоже на це.

Це - природні біологічні організми,

які роблять те,
чого не можемо ні ми,

ні сучасні роботи.

Вони займаються чудовими справами -
рухаються по поверхні,

живуть у наших садах
і їдять урожай,

лазять по деревах,

плавають, вони походять з води;

ловлять комах і перетравлюють.

Отже, вони здатні на цікаві справи.

Вони живуть, дихають, вмирають,

поїдають частки з
довкілля.

Сучасні роботи такого не роблять.

Чи б не було це чудово,

якщо б можна було скористатися
деякими з цих якостей у наступних роботах,

щоб розв'язати
деякі цікаві проблеми?

Зараз я розгляну кілька актуальних
проблем довкілля,

у яких можна використати
вміння і прийоми,

запозичені з цих тварин

і рослин.

Це можна використати для
розв'язання проблем.

Погляньмо на дві
проблеми довкілля.

Обидві створили ми.

Ось людина взаємодіє з
довкіллям

і робить неприємні речі.

Перша пов’язана з
тиском населення.

Населення у світі
таке велике,

що землеробству і фермерству доводиться
збільшувати виробництво.

А щоб це робити,

фермери все більше
насичують землю хімікатами.

Вони застосовують добрива,
нітрати, пестициди -

різні сполуки, які
змушують рости урожай,

але це має і негативні наслідки.

Один із негативних наслідків у тому, що
якщо використовувати добрива -

не все піде у рослини.

Багато залишиться у грунті,

і коли дощитиме -

ці хімікати потраплять у воду.

А через грунтові води

- у потічки, озера, річки

і море.

Якщо цими хімікатами і нітратами
насичувати

ці екосистеми -

організми, які там живуть,
постраждають.

Наприклад, водорості.

Водорості полюбляють нітрати і добрива,

тому вони вберуть в себе ці хімікати

і при належних умовах
розмножаться.

Виникнуть маси нових водоростей.

Це називають цвітінням.

При такому розмноженні водоростей
проблема у тому, що

вони поглинають кисень з води.

Як тільки це трапляється,

інші живі організми у воді
не виживають.

Що ж робити?

Ми намагаємося зробити робота,
який їсть водорості

і безпечно позбавляється від них.

Це була перша проблема.

Друга проблема теж
спричинена людьми

і пов’язана з нафтовим забрудненням.

Нафта протікає з моторів,
якими ми користуємося,

та човнів.

Інколи судна
проливають нафту з баків у море,

і так у море потрапляє нафта.

Чи не було б чудово, якби
ми могли це якось виправити,

використовуючи роботів, які їдять
забруднення від нафтового промислу?

Ми це і робимо.

Створюємо роботів, які
поїдають забруднення.

Щоб виготовити робота,

ми надихаємося двома живими організмами.

Праворуч ви бачите китову акулу.

Китова акула величезна.

Вона не хижа, тому
ви можете разом плавати,

як бачите.

Китова акула розкриває пащу

і плаває собі,
збираючи планктон.

Під час цього вона перетравлює його

і використовує цю енергію
для руху.

Чи могли б ми зробити такого робота -

як китова акула, яка
пливе

і поїдає забруднення?

Подумаємо, чи це можна зробити.

Крім того, ми надихаємося і
іншими організмами.

Ось картинка
гребляка.

Гребляк дуже милий.

Коли він плаває,

то відштовхується веслоподібними лапками.

Отож, беремо ці два організми

і поєднуємо їх разом,
щоб створити нового робота.

Через те, що ми надихаємося
гребляком,

і наш робот сидить на поверхні води

і веслує -

ми називаємо його "Веслобот".

Веслобот - це робот, що веслує.

Добре. Як він виглядає?

Ось кілька фото Веслобота.

Ви бачите -

він зовсім не схожий на тих роботів,
яких ми бачили на початку.

Ґуґл помиляється.
Роботи виглядають не так,

а ось так.

Ось в мене Веслобот.

Я підійму його для вас.

Він подібний на ваги

і зовсім не схожий на
інших роботів.

Він виготовлений з пластику.

Зараз ми подивимося на компоненти,

з яких складається
Веслобот,

і що в ньому особливого.

Веслобот складається з трьох частин.

Ці частини - наче частини
будь-якого живого організму.

Він має мозок,

тіло

і шлунок.

Шлунок потрібен для створення енергії.

Кожен Веслобот має ці
три деталі,

як і кожен живий організм.

Розглянемо їх по черзі.

Він має тіло,

яке виготовлене з пластику

і тримається на поверхні води.

Він має ласти збоку -

весла, які допомагають
рухатись,

як і гребляк.

Він має пластикове тіло,

але гумовий ротик тут

і ось тут -
він має два ротики.

Чому він має два ротики?

Один для того, щоб потрапляла їжа,

а інший - щоб вона виходила.

Отож ви бачите - він має ротик
і зад,

або -

(Сміх)

щось, звідки все виходить,

як і в живого організму.

Він ще й нагадує
китову акулу.

Ось тіло.

Другий компонент - шлунок.

Треба, щоб робот мав енергію
і міг справитись з забрудненням.

Забруднення входить у нього

і щось відбувається.

Він має посередині акумулятор
під назвою "мікробна паливна батарея".

Я це покладу і
підійму паливну батарею.

Ось. Замість батарей,

замість звичайної системи живлення,

він має ось таке.

Це його шлунок.

І це й справді шлунок.

Сюди може доходити енергія
у формі забруднень,

яка створює електрику.

То що це таке?

Це - мікробна
паливна батарея.

Схоже на хімічну паливну батарею,

про яку ви, може, чули в школі

чи бачили в новинах.

Хімічні паливні батареї
комбінують водень

і кисень для створення електрики.

Цю усталену технологію
застосовували в космічних місіях Аполлон.

Цю 40-50 років тому.

А ця - трохи новіша.

Це - мікробна паливна батарея

Принцип той самий:

з однієї сторони - кисень,

але замість водню з іншої -

суп

з живих мікробів.

Якщо взяти органічний матеріал

(наприклад, відходи, їжу,

кавалок бутерброда)

і покласти сюди -
то мікроби це з’їдять

і перетворять на електрику.

Крім цього, якщо підібрати
правильні види мікробів -

можна використати мікробну паливну батарею
для усунення забруднення.

Одні види мікробів

поїдають водорості.

Інші види мікробів

живляться бензином і
сирою нафтою.

Отже, бачимо, що цей
шлунок можна використати

не тільки для боротьби з забрудненням,

а й для вироблення енергії
з забруднень.

Робот буде рухатись
середовищем,

поїдати їжу,

перетравлювати її, створюючи електрику,

користуватися електрикою для
руху по середовищу

і так по колу.

Подивимось, що відбувається,
коли запустити Веслобота -

коли він веслує.

Ось є кілька відео,

перше, що бачимо
(сподіваюся, ви бачите) -

це відкриття рота.

Верхній і нижні роти відкриваються

і залишаються відкритими,

потім робот гребе вперед.

Він пливе по воді,

їжа заходить, а відходи виходять.

Щойно він наплавався -

зупиняється і закриває рот -

повільно закриває роти -

і сидить собі,

перетравлює їжу.

Мікробні паливні батареї, звісно,

складаються з мікробів.

Нам потрібно якнайшвидше отримати

багато енергії з цих мікробів.

Але ми не в силі
змусити мікробів,

і вони виробляють зовсім мало енергії
за секунду.

Міллівати або мікроватти.

Розглянемо це в контексті.

Наприклад, мобільник,

з тих сучасніших,

при використанні споживає один ватт.

Це у тисячу чи мільйон раз більше,
ніж здатна виробити

мікробна паливна батарея.

Як тут дати раду?

Після того, як Веслобот
закінчив перетравлювати

після прийняття їжі,

він чекатиме, поки не
з’їсть усю їжу.

Це може тривати кілька годин
чи днів.

Типова діяльність Веслобота
виглядає так:

він відкриває ротик,

рухається,

закриває рот

і сидить якийсь час - чекає.

Перетравивши їжу,

він може це робити знову.

Знаєте, це ж схоже на живий
організм, чи не так?

Це схоже на нашу діяльність.

У суботній вечір ми
гуляємо, відкриваємо

роти, наповнюємо шлунки,

сідаємо перед телеком і перетравлюємо.

По закінченні можемо знову те
саме повторювати.

Якщо нам пощастить,

то в кінці циклу ще залишиться досить
енергії для

іншої діяльності.

Наприклад, можна відправити повідомлення.

Можемо відправити повідомлення:

"Ось скільки я з’їв забруднень"

або: "Ось, на що я натрапив"

чи: "Ось, де я".

Змога відправити повідомлення:
"Ось, де я"

насправді дуже важлива.

Якщо згадати нафтові плями, які
ми бачили раніше,

чи масове цвітвння води,

то хочеться відправити туди
Веслобота,

щоб він поїв всі забруднення,

і піти їх забрати.

Чому?

Тому що сучасні Веслоботи,

цей Веслобот, якого я маю,

містять в собі двигуни, шнури

і компоненти, які самі по собі не є
біорозкладні.

Веслоботи містять навіть
токсичні батареї.

Їх не можна лишати у довкіллі,

їх потрібно відстежувати,

а після закінчення терміну роботи -

збирати.

Це зменшує кількість
ваших робочих Веслоботів.

З іншого боку,

якщо робот схожий на
біологічний організм,

то при закінченні життєвого циклу

він вмирає і повністю рощеплюється.

Чи не було б чудово, якби ці роботи

замість пластику

були зроблені з інших матеріалів,

які би при викиданні

просто повністю розщеплялись?

Це б змінило способи
користування роботами.

Замість того, щоб розміщувати 10
чи 100 у середовищі

і їх відслідковувати,

а після відпрацювання -

збирати,

можна розмістити тисячу,

мільйон, мільярд роботів
у середовищі.

Просто розкинути їх довкола.

І ви знаєте, що в кінці своєї служби вони
просто безслідно розкладуться.

Не треба про них хвилюватися.

Це змінює нашу думку
про роботів

і спосіб їх використання.

Постає питання: Чи можна це зробити?

Так, ми показали, що це
можливо зробити.

Можна зробити біорозкладних роботів.

Цікаво, що можна використовувати
побутові матеріали,

щоб зробити біорозкладних роботів.

Я вам покажу.
Ви здивуєтесь.

Можна зробити робота з желе.

Замість двигуна, якого ми маємо на
даному етапі,

можна зробити штучні м’язи.

Штучні м’язи - це розумні матеріали,

коли на них діє електрика,

вони скорочуються, згинаються або
крутяться.

На вигляд вони - як справжні м’язи.

Замість мотора маємо
штучні м’язи.

Їх можна виготовити з желе.

Якщо взяти желе і сіль

і зробити певні махінації,

то можна зробити штучний м’яз.

Ми також показали, що можна зробити
шлунок мікробної батареї

з паперу.

Тож можна виготовити цілого робота з
біорозкладних матеріалів.

Якщо їх викинути, то вони
просто розкладуться.

Це справді дуже захопливо.

Це змінить наше уявлення про роботів,

а також дасть нам змогу проявити творчість

у тому, як можна застосувати цих роботів.

Наведу один приклад.

Якщо можна скористатися желе для
виготовлення робота -

(а ми їмо желе, правда?) -

то чому щось таке не створити?

Робот-желейний ведмедик.

Ось, я зробив таких раніше.

Ось так. В мене їх цілий пакет -

є навіть зі смаком лимона.

Я візьму цього желейного ведмедика -
він не робот.

Уявімо.

І ви кладете його до рота -

лимонний досить смачний.

Намагайтесь дуже не жувати його,
цей робот такого не любить.

Тоді ви ковтаєте його.

І він вирушає у ваш шлунок.

Всередині шлунка він рухається,
думає, крутиться, гнеться,

він щось робить.

Може спуститись далі по
кишечнику,

виявити виразку чи рак,

можливо, зробити укол.

Щойно він закінчив
роботу -

ваш шлунок може його спожити,

а якщо ви цього не хочете -

він може пройти через вас прямо

у туалет

і безпечно розкладатися в середовищі.

Знову ж таки, це змінює наше уявлення
про роботів.

Отже, ми почали з роботів, що
їдять забруднення,

а потім розглянули роботів, яких
можемо з’їсти ми.

Сподіваюсь, це дає вам уявлення

про ті речі, які можна буде
робити з роботами.

Дуже дякую за увагу.

(Оплески)