日本の研究における画期的な進歩により、将来、サイボーグゴキブリを使った捜索救助活動が行われるようになるかもしれない。さらに、この研究の真の主役は超薄型太陽電池だ。
「ロボバグ」を可能にしたこの技術革新は、理化学研究所開拓研究本部（CPR）によって開発された。同研究所によると、マダガスカルゴキブリにArduinoベースの小型バックパックを装着し、後ろ脚まで配線を配線した。電流刺激を与えると、研究者たちはサイバーゴキブリを左右に旋回させることに成功した。コマンドはバックパック内のArduinoシステムに無線で送信され、Arduinoシステムがゴキブリを動かす。
発表された論文の中で、理化学研究所薄膜デバイス研究室の福田健二郎氏が率いるCPRチームは、実験は主にロボット昆虫に電力を供給する新しい方法を見つけることに集中したと述べた。
「生物と統合できる電子機器の進化により、より高い電力密度の電源装置の開発に対する需要が高まっている」と研究者らは書いている。
現在のバッテリー技術の限界により、バッテリーだけでこの小型電子機器に電力を供給することは不可能であるため、研究チームはバッテリーと太陽光発電を組み合わせ、光を利用してバックパック内の小型バッテリーをできるだけ長時間充電状態に維持することを選択しました。
この太陽光発電は、厚さわずか 4 ミクロン (参考までに、人間の髪の毛の厚さは約 70 ミクロン) の有機太陽電池フィルムによって生成されたもので、ゴキブリの動きを制限することなく腹部に取り付けられるように設計されていました。
RIKEN のサイボーグゴキブリ設計の詳細と回路図…クリックして拡大
この太陽電池を作製し、バッテリーに接続することで、研究チームはゴキブリのバックパックユニットを2時間稼働させることができました。研究者によると、電力の大部分は、昆虫を誘導するためのBluetooth信号の送受信に消費されたとのことです。
ゴキブリの福祉を心配する人々のために、3Dプリントされたバックパックは取り外し可能で、ゴキブリはテストに参加していないときはテラリウムに戻される。
幸いなことに、バイオニックバグの未来はまだ遠い
倒壊した建物から、長さ約7.5cmのワイヤーで繋がれたサイバーゴキブリの助けを借りて救出されるというのは、あまり楽しいアイデアではないかもしれない。しかし、今のところは、それは単なるアイデアに過ぎない。理化学研究所のチームは、被災地や危険地帯を調査できる遠隔操縦可能な昆虫を開発するために、多くの課題を抱えている。
まず、ゴキブリは夜行性で、太陽光があまり好きではないという問題に直面しました。ゴキブリ用バッテリーバックパックを充電するには、明るい時間帯と暗い時間帯を交互に繰り返す必要があり、充電には非常に時間がかかりました。
この問題を回避するには、移動制御システム、光センサー、温度センサーなどの追加ハードウェアが必要だと研究者らは述べているが、これらはいずれも今回の試験機には含まれていない。これらのセンサーを取り付けることで、「システムの充電モード中にゴキブリが光の下に留まるように刺激し、生命維持を考慮したアルゴリズムを確立できる」と研究者らは論文に記している。
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ゴキブリが太陽から身を隠す本能を効果的に抑制するようなアルゴリズムや高度なサイバネティクスは、現在のシステムの能力を超えていると研究チームは認めている。例えばロイター通信によると、この技術の最近のデモンストレーションでは、ゴキブリは命令通りに左に曲がったが、右に曲がるように指示されると、ただぐるぐると回転しただけだった。
論文の共著者である理化学研究所の筧裕二郎研究員は、ゴキブリが携行するサイボーグパックの総費用はわずか5,000円（約35ドル）だと述べた。最先端のハードウェアとは言えない。筧研究員は、研究チームは将来に向けてセンサーやカメラを追加し、技術を小型化していく予定だと述べた。
福田氏によると、チームが開発した技術はゴキブリだけに限ったものではない。「私たちの戦略は、甲虫などの他の昆虫、あるいは将来的にはセミのような飛翔昆虫にも応用できるかもしれません」と福田氏は述べた。また、この太陽電池フィルムは衣類に組み込んだり、皮膚パッチに貼ってバイタルサインモニターに電力を供給したりすることもできるだろうと付け加えた。®
