Sie schwebt im Wasser, ihr transparenter Körper wiegt sich kaum. Ihre Tentakel bewegen sich mit der hypnotischen Trägheit, die für Quallen typisch ist. Doch diese hier ist nicht wirklich „lebendig“: Es handelt sich um eine 56 Gramm schwere chinesische Roboterqualle mit einer Videokamera und einem Chip für künstliche Intelligenz anstelle von Nesselzellen. Sie wird als „Unterwassergeist“ bezeichnet, und wenn sie schwimmt, ist sie von einem echten Nesseltier praktisch nicht zu unterscheiden.
Das Projekt der Northwestern Polytechnische Universität Die Studie aus Xi’an markiert einen Durchbruch in der marinen Biomimikry: Während Caltech und Stanford jahrelang echte Quallen mit elektronischen Prothesen „erweiterten“, haben die Chinesen eine nahezu perfekte Nachbildung geschaffen. Diese verbraucht beispielsweise nur 28,5 Milliwatt – eine LED-Glühbirne benötigt tausendmal mehr.
Wie der Unterwassergeist funktioniert
Die Roboterqualle hat einen Durchmesser von 12 Zentimetern. Ihr Körper besteht aus Materialien auf folgender Basis: Hydrogel, vom gleichen Typ wie bei Kontaktlinsen. Laut ForschernElektrohydraulische Aktuatoren ahmen die neuronalen Signale nach, die die Muskelkontraktionen biologischer Quallen steuern. Das Ergebnis ist eine pulsierende Bewegung, die der natürlichen Bewegung entspricht: Der Schirm zieht sich zusammen, verdrängt das Wasser und entspannt sich. Dieser Zyklus wiederholt sich. Kein Lärm, keine wahrnehmbaren Vibrationen.
Professor Kai Tao, der das Projekt an der Fakultät für Maschinenbau und Elektrotechnik leitet, demonstrierte das Gerät in einer Wissenschaftssendung im chinesischen Staatsfernsehen CCTV. Während der TestsDer Roboter behielt unter dynamischen Wasserbedingungen eine stabile Position und identifizierte präzise bestimmte Objekte, darunter das Universitätswappen und einen Clownfisch.
Medusa-Roboter: Der Unterschied zu westlichen Projekten
Jahrelang, Caltech arbeitete über „biohybride“ Quallen: lebende Organismen, die mit elektronischen Herzschrittmachern und 3D-gedruckten Prothesen-„Hüten“ ausgestattet sind. Professor John Dabiri und sein Team erzielten interessante Ergebnisse. Die modifizierte Qualle Sie schwammen dreimal so schnell wie normal und verbrauchten dabei nur die doppelte Energie.Aber es blieben lebende, zerbrechliche Tiere, die ständiger Pflege bedurften und ethische Fragen aufwarfen.
Der chinesische Ansatz beseitigt das Problem an der Wurzel: Keine biologischen Organismen, sondern nur synthetische Materialien, die so zusammengesetzt sind, dass sie Form und Bewegung nachahmen. Die North Carolina State University ebenfalls Im Jahr 2020 wurden von Quallen inspirierte Roboter aus vorgespannten Polymeren entwickelt. Sie erreichten Geschwindigkeiten von 53,3 Millimetern pro Sekunde und waren damit schneller als echte Quallen. Allerdings waren sie nicht transparent, besaßen keine realistischen Tentakel und, was am wichtigsten war, keine visuelle Wahrnehmungsfähigkeit.
Kai Taos Lebenslauf
Die Roboterqualle ist nicht die erste biomimetische Errungenschaft der Northwestern Polytechnische UniversitätIm Jahr 2021 testete das Tao-Team ein Roboter-Mantarochen 470 Kilogramm schwer, tauchte der Prototyp in den Gewässern der Xisha-Inseln (Paracelsus-Inseln) im Südchinesischen Meer. Er ahmte Form und Bewegung von Rochen nach und erreichte eine Tiefe von 1.025 Metern. Die Universität hat außerdem Roboter entwickelt, die von Geckos, Heuschrecken und Vögeln inspiriert sind. Taos Labor, das Schlüssellabor für Mikro- und Nano-Luft- und RaumfahrtsystemeEs handelt sich um eine der ersten chinesischen Forschungseinrichtungen, die sich mit mikroelektromechanischen Systemen befasst. Laut US-Außenministerium ist sie aufgrund ihrer Verbindungen zum chinesischen Militär auch eine „sehr risikoreiche“ Einrichtung.
Der Energieverbrauch des Roboters ist so gering, dass er längere Unterwassereinsätze ermöglicht. 28,5 MilliwattWie bereits erwähnt, könnte es theoretisch wochenlang mit einer münzgroßen Batterie betrieben werden.
Diese Art von Autonomie macht es ideal für die Langzeitüberwachung, nicht für kurzfristige Erkundungen. Seine Fähigkeit, mithilfe künstlicher Intelligenz spezifische Ziele zu identifizieren, unterscheidet es von allen anderen existierenden biomimetischen Unterwasserrobotern.
Roboterquallen: Die Bedrohung durch Fressfeinde ist nicht das einzige Problem.
Ein Detail scheint bisher unberücksichtigt geblieben zu sein: Wenn der Roboter einer echten Qualle so ähnlich sieht, dass er Menschen täuscht, wird er vermutlich auch Raubtiere täuschen. Meeresschildkröten beispielsweise ernähren sich von Quallen und verwechseln Plastiktüten regelmäßig mit Beute. Ein transparenter Roboter mit Tentakeln, der sich wie eine Qualle bewegt, könnte also im Magen einer Schildkröte landen, bevor er überhaupt nützliche Daten sammeln kann.
Weitere MeeresrobotikprojekteAndere, wie die modularen Quallen der Cornell University, haben das Problem durch die Verwendung weniger ansprechender Größen und Formen angegangen. Chinas „Unterwassergeist“ hingegen setzt ganz auf Realismus. Und der Realismus hat in der Natur Konsequenzen.
Es bleibt abzuwarten, wo dieser Roboter tatsächlich eingesetzt wird. Zu den genannten Anwendungsgebieten zählen die Tiefseeüberwachung, die Beobachtung empfindlicher Ökosysteme und die Inspektion von Unterwasserstrukturen. Die nicht genannten Anwendungsgebiete liegen auf der Hand.
Ein geräuschloses, energieeffizientes, nahezu unsichtbares Gerät mit Kamera und künstlicher Intelligenz ist ein ideales Überwachungsinstrument. Northwestern Polytechnische Universität Es ist nicht gerade für seine Meeresbiologieprojekte im Pazifik bekannt.
