このロボットはキングオイスターマッシュルームによって制御されています

脳を操る不気味なキノコは、SF 番組や文学の定番だ。洗脳された人間が菌類の命令に従うというのはファンタジーのままだが、研究者たちは今や、一般的なキング オイスター マッシュルームの菌糸が発する電気信号を使ってロボットの動きを制御する方法を解明した。この機械と菌類を組み合わせたロボットは、将来、農地の土壌化学に潜在的に有害な変化がないか遠隔分析できる、より高度な「バイオハイブリッド」キメラの構成要素となるかもしれない。

イタリアのコーネル大学とフィレンツェ大学の研究者らは、菌類の菌糸体に伝わる電気信号をロボットの制御入力に変換できるかどうかを調べたいと考えていた。その研究結果は先月、 Science Robotics誌に発表された。彼らは最終的に、菌糸体に送られる自然に発生する電気信号を分析・処理できるシステムを作ることができた。それらのデータポイントは「デジタル制御信号」に変換され、2台のロボットに送信されることによって、それらのロボットを動かす。下のビデオは、研究者らが接続された菌類に紫外線を照射した結果、ロボットの1つである柔らかいヒトデのような機械が前後に収縮する様子を示している。多くの菌類は光への露出を好まない。

「この論文は、菌類界を利用してロボットに環境感知と指令信号を提供し、ロボットの自律性を向上させる多くの研究の最初のものだ」とコーネル大学の機械・航空工学教授ロブ・シェパード氏は声明で述べた。「菌糸体をロボットの電子機器に組み込むことで、バイオハイブリッドマシンが環境を感知し、それに反応できるようにした」

地下の菌類を使った研究

菌糸は、地下の菌類を互いに結びつける螺旋状のネットワークです。菌類は、土壌の化学変化や光への露出の増加など、自然環境の変化に自然に反応し、菌糸を通じて電気生理学的信号を送ります。これらの電気信号は、ニューロンに似た活動パターンを生み出すと一部の研究者は言います。これは、現代の機械学習やロボット工学の進歩に広くインスピレーションを与えてきました。

バイオハイブリッドはこれまでも動物や植物の培養細胞を使って研究されてきたが、今回の研究では、その独特の耐久性から菌類に焦点を絞った。菌類は極寒でも生き延びることが知られており、多くの植物や動物を死滅させるレベルの放射線にも耐えられる。この環境耐性は、バイオハイブリッドロボットを過酷で過酷な環境や宇宙に配備する将来の取り組みに役立つ可能性がある。特にキングオイスターの変種がこの研究に選ばれたのは、栽培と維持が比較的容易だからだと論文は述べている。

実験を行うために、研究者たちはオンラインで購入したキットを使って研究室でエリンギを栽培することから始めました。菌類細胞はペトリ皿で2～4週間成長し、その後3Dプリントされたロボットの足場に組み込まれました。研究者が作成した電気インターフェースは、菌糸が周囲の環境に反応する電気活動を正確に読み取り、処理しました。

暗い場所で成長することを好む菌類は、光への露出に特に敏感です。研究者が菌類に紫外線を当てると、電気インパルスがトリガーされ、2 台の特注ロボットのモーターとアクチュエーターにすぐに信号が送られました。研究者は、上記のヒトデのようなロボットに加えて、菌類が光への露出に反応するとより速く動く、2 つ目の車輪付きバージョンも作成しました。

菌類バイオハイブリッドは将来、土壌の健康状態を遠隔監視できるようになるかもしれない

研究者たちは、この発見が、環境の予期せぬ変化に自動的に対応できる将来のロボットの開発に役立つと考えている。理論上は、菌類バイオハイブリッドロボットを農地に放ち、土壌の化学変化を自動的に監視することができる。このシナリオでは、菌類は土壌に影響を及ぼす汚染物質や潜在的な病気に電気信号を送ることで自然に反応する。その信号はロボットによって認識され、介入できる。

「将来のロボットの可能性としては、例えば、畑の作物の土壌化学を感知し、いつ肥料を追加するかを決定することなどが考えられます。これにより、有害な藻類の大量発生など、農業の下流への影響を軽減できるかもしれません」とシェパード氏は付け加えた。
ロボット設計者はバイオハイブリッドを作成する際に自然界からインスピレーションを得ることが多い。エンジニアはウミウシ、クラゲ、ネズミの細胞を使用して、這ったり、泳いだり、歩いたりできる、魅力的であると同時にディストピア的な外観を持つ機械を多数作成してきた。科学者は最終的に、この動物と機械の混合物の豊富な群を配備して、サンゴ礁、森林、その他の生態系を遠隔監視できると考えている。仕事が完了したら、ロボットの有機要素は、理論上は単に生分解されるに任せることができる。