Gián từ lâu đã được biết đến như một loài côn trùng có khả năng sinh tồn đáng kinh ngạc. Chúng có thể sống sót qua điều kiện khắc nghiệt, len lỏi vào những nơi chật hẹp mà con người không thể tiếp cận, và thậm chí chịu đựng được bức xạ cao. Chính những đặc điểm này đã khiến gián trở thành đối tượng nghiên cứu lý tưởng của các nhà khoa học, đặc biệt là trong lĩnh vực robot sinh học. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Osaka ở Nhật Bản và Đại học Diponegoro ở Indonesia đã quyết định tận dụng những đặc tính tự nhiên của gián để tạo ra một hệ thống robot sinh học, biến chúng thành những cỗ máy sống có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp mà con người hoặc robot nhân tạo khó có thể làm được.
Gián – loài côn trùng có khả năng sinh tồn bền bỉ nhất trên Trái Đất – nay đã được nâng cấp thành “siêu gián” nhờ công nghệ robot sinh học.
Khái niệm gián-robot không phải là điều mới mẻ, nhưng công nghệ hiện tại đã đạt đến một cấp độ hoàn toàn mới khi các nhà khoa học có thể kiểm soát hướng đi của gián thông qua một hệ thống điều khiển điện tử. Thay vì chế tạo một robot tí hon từ đầu (một quá trình đầy thách thức cả về mặt kỹ thuật lẫn chi phí), nhóm nghiên cứu đã quyết định “cải tiến” chính một sinh vật đã được thiên nhiên tối ưu hóa qua hàng triệu năm tiến hóa. Để làm điều này, họ đã gắn một chiếc ba lô điện tử siêu nhỏ lên lưng những con gián rít Madagascar ( Gromphadorhina portentosa ), bên trong chứa các cảm biến phát hiện chuyển động, chướng ngại vật, độ ẩm, nhiệt độ và nhiều thông tin môi trường khác. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn cấy những điện cực siêu nhỏ vào râu và cơ thể gián, cho phép họ kiểm soát hướng di chuyển của nó thông qua các xung điện.
Cơ chế hoạt động của hệ thống này dựa trên một phương pháp điều hướng tiên tiến có tên gọi BIOBBN (Hệ thống điều hướng dựa trên hành vi sinh học). Hệ thống này được thiết kế để tận dụng các đặc điểm hành vi tự nhiên của gián thay vì áp đặt hoàn toàn sự kiểm soát từ con người. BIOBBN có hai thuật toán chính: một dành cho môi trường đơn giản, sử dụng ba lô điện tử lớn hơn với nhiều cảm biến phức tạp, và một dành cho địa hình phức tạp, yêu cầu một ba lô nhỏ gọn hơn để giúp gián di chuyển linh hoạt hơn. Trong quá trình thử nghiệm, các nhà khoa học đã để gián-robot tự do di chuyển qua những chướng ngại vật như cát, đá và gỗ, chỉ sử dụng lệnh điều hướng khi thực sự cần thiết. Kết quả cho thấy những con gián không chỉ có thể tuân theo chỉ dẫn mà còn tự điều chỉnh để vượt qua các vật cản một cách hiệu quả.
Một trong những điểm đặc biệt của công nghệ này là nó tận dụng tối đa các hành vi bản năng của gián. Thay vì lập trình từng chuyển động nhỏ như trên robot truyền thống, các nhà khoa học chỉ cần định hướng chung và để gián tự tìm đường bằng cách sử dụng những kỹ năng mà nó đã có sẵn, chẳng hạn như leo trèo hoặc bò dọc theo tường. Nhờ đó, gián-robot có thể di chuyển linh hoạt hơn nhiều so với các loại robot cơ khí thuần túy, đặc biệt là trong những môi trường khó khăn như đường hầm chật hẹp hoặc khu vực có nhiều mảnh vỡ.
Ứng dụng tiềm năng của gián-robot rất đa dạng. Một trong những lĩnh vực quan trọng nhất mà công nghệ này có thể được sử dụng là tìm kiếm và cứu hộ trong các thảm họa thiên nhiên hoặc chiến tranh. Khi một trận động đất xảy ra, những đống đổ nát có thể khiến việc tiếp cận nạn nhân trở nên vô cùng khó khăn. Các robot thông thường gặp nhiều hạn chế khi phải di chuyển qua những khe hẹp hoặc địa hình không ổn định, nhưng gián-robot có thể len lỏi vào những khu vực này mà không gặp trở ngại. Chúng có thể được trang bị cảm biến nhiệt để phát hiện người sống sót hoặc máy đo khí để kiểm tra mức độ nguy hiểm của môi trường. Bằng cách gửi dữ liệu thời gian thực về trung tâm điều khiển, gián-robot có thể giúp lực lượng cứu hộ xác định vị trí nạn nhân một cách nhanh chóng và chính xác hơn.
Ngoài lĩnh vực cứu hộ, gián-robot còn có thể được sử dụng trong giám sát môi trường và khảo sát những khu vực nguy hiểm. Ví dụ, chúng có thể được thả vào các đường ống dưới lòng đất để kiểm tra tình trạng của hệ thống thoát nước hoặc phát hiện rò rỉ khí độc trong các nhà máy hóa chất. Trong lĩnh vực khảo cổ học, gián-robot có thể giúp khám phá những khu vực nhạy cảm mà con người không thể tiếp cận mà không gây tổn hại đến các hiện vật quý giá.
Tuy nhiên, một trong những ứng dụng gây tranh cãi nhất của công nghệ này là gián-robot có thể được sử dụng cho mục đích giám sát và do thám. Với khả năng len lỏi vào những không gian nhỏ mà không bị phát hiện, gián-robot có thể trở thành một công cụ gián điệp đáng gờm. Dù nhóm nghiên cứu hiện tại chỉ tập trung vào các mục đích nhân đạo, nhưng không thể loại trừ khả năng công nghệ này sẽ bị lạm dụng trong tương lai. Việc một sinh vật sống có thể bị điều khiển từ xa đặt ra nhiều câu hỏi về đạo đức và quyền lợi động vật.
Bên cạnh những tiềm năng lớn, gián-robot cũng phải đối mặt với một số thách thức kỹ thuật. Một trong những vấn đề quan trọng nhất là nguồn năng lượng. Mặc dù ba lô điện tử rất nhỏ gọn, nhưng nó vẫn cần một nguồn điện ổn định để hoạt động trong thời gian dài. Các nhà nghiên cứu đang tìm cách tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu mức tiêu thụ năng lượng và tăng thời gian hoạt động của gián-robot trước khi cần sạc lại. Ngoài ra, việc đảm bảo các điện cực không gây hại lâu dài cho gián cũng là một yếu tố cần được xem xét.
Theo kỹ sư robot Keisuke Morishima từ Đại học Osaka, hệ thống này khắc phục nhiều vấn đề mà robot truyền thống gặp phải, chẳng hạn như khó phục hồi sau khi rơi hoặc mất cân bằng khi di chuyển trên địa hình không bằng phẳng. Ông tin rằng gián-robot có thể thực hiện các nhiệm vụ tìm kiếm và thăm dò với hiệu suất cao hơn nhiều so với các robot cơ khí hiện tại.
