体長6cmのゴキブリがサイボーグになったら何ができるのか？探索と救助

サイボーグとは、SF作品によく登場する言葉で、「機械化された生物」を意味します。

サイボーグは普通のロボットとは異なります。それは機械と生物の組み合わせです。通常のロボットとは異なり、プログラムなどによって制御されるものではありません。その思考と行動は、自身の生物によって完全に制御されます。 SF作品では、サイボーグは改造された人間の姿で登場することが多いが、現実でこれを実現するのは難しいため、科学者たちは体長約6センチの大型ゴキブリなどの動物に注目した。ゴキブリをサイボーグに変身させる？少し皮肉に聞こえるかもしれませんが、大きな可能性を秘めています。

マダガスカルゴキブリは、アフリカのマダガスカル島にのみ分布する大型のゴキブリです。体長は5〜7cmです。

ゴキブリ、特に大型のゴキブリに対して、あまり良い印象を持っていない人がほとんどです。マダガスカルゴキブリを考えると恐怖を感じる人も多いでしょうが、マダガスカルゴキブリは最も一般的なペットゴキブリの 1 つであるため、世界中で依然として非常に人気があります。このゴキブリは非常に強い木登り能力を持っていますが、羽がないので飛ぶことができません。それがまさに科学者が興味を持っている理由です。

他のゴキブリと同様に、マダガスカルゴキブリも自由に引き込める外骨格を持っており、体を圧迫することで狭い空間でも自由に移動することができます。これを同様のサイズの小型ロボットに一致させることは困難です。優れた登攀能力と移動速度を併せ持つため、探索や捜索救助に優れていることは間違いありません。

ゴキブリをサイボーグに変えるというのは非常に創造的なアイデアだが、いくつか問題点もある。ゴキブリの動きは制御不能であり、常に動いて探索しているわけではないので、探索効率を向上させる方法を見つけなければなりません。そこで日本の大阪大学の研究者グループは、電極刺激とAI制御を組み合わせてゴキブリの未知の領域を探索する能力を高めるというアイデアを思いつきました。

科学者たちは以前、ゴキブリが電極刺激に非常に敏感であることを発見した。

ゴキブリの左の尾ヒゲに電気刺激を与えると、ゴキブリは右に向きを変えます。右の尾ヒゲに電気刺激を与えると、ゴキブリは左に向きを変えます。両側を同時に刺激すると、ゴキブリの移動速度が大幅に加速します。もちろん、研究者たちはこの研究結果を利用してゴキブリを遠隔操作できる機械にするつもりはない。彼らはゴキブリの自由な動きを維持し、未知の環境を探索するゴキブリ自身の能力を利用して、狭い空間での探索や捜索救助の任務を遂行したいと考えています。

この目標を達成するために、科学者たちはゴキブリの胸部に1つ、左右の尾部に2つ、計3つのプラチナ電極を移植した。

次に、研究者たちはゴキブリにバックパックを装着しました。マダガスカルゴキブリには羽がないので、バックパックの取り付けは非常に簡単です。バックパックにはゴキブリの加速度と角速度を測定できる慣性計測ユニットが搭載されています。次に、機械学習アルゴリズムを使用してデータを分析し、ゴキブリの動きが止まったかどうかを判断します。ゴキブリが動かなくなったことがわかったら、電極刺激を作動させてゴキブリを再び動かします。

なぜそんなに面倒なことをするのでしょうか?電極からゴキブリに刺激信号を断続的に送るだけで十分ではないでしょうか?

ゴキブリは機械ではなく、生き物です。継続的な刺激は過度の疲労を引き起こします。そのため、ゴキブリが完全に止まったことを確認した上で、適切な刺激を与えて探索効率を向上させることができます。実験結果によると、AIの誘導に従って電気刺激を受けたゴキブリは、一定時間内にエリア探索率が68％増加し、歩行量が70％増加し、休息時間が78％減少したという。さらに、ゴキブリは休息時間が短縮されたために過度の疲労を感じることもありませんでした。将来、科学者たちはゴキブリにバイオ燃料電池を搭載させ、ゴキブリの体液に含まれるトレハロースを使って電気を生成し、インテリジェントシステムに電力を供給することを検討している。このようにして、サイボーグゴキブリは長期にわたる探索や捜索救助の任務を遂行できるようになります。