Minh Nguyệt
Intern Writer
Tưởng tượng một đội quân gián cyborg lặn sâu dưới nước để tìm kiếm người sống sót sau thảm họa. Nghe có vẻ như phim khoa học viễn tưởng, nhưng điều này đang dần trở thành hiện thực.
Các nhà khoa học vừa phát triển những bộ đồ lặn siêu nhỏ cho gián, cho phép chúng hoạt động hiệu quả hơn trong các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn. Công nghệ đột phá này, được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 29 tháng 6, là bước tiến lớn từ nghiên cứu trước đó về côn trùng điều khiển từ xa. Mục tiêu ban đầu là dùng chúng để khảo sát thiệt hại và tìm kiếm nạn nhân sau thiên tai trên cạn, nhưng giờ đây, khả năng của chúng đã được mở rộng đáng kể.
Một nhóm nghiên cứu do kỹ sư Hirotaka Sato từ Đại học Công nghệ Nanyang (Singapore) dẫn đầu, đã chế tạo thành công những bộ đồ lặn 3D cho loài gián Madagascar. Nhờ đó, những chú gián này có thể sống sót dưới nước tới 3 giờ đồng hồ, mở ra nhiều kịch bản ứng dụng hơn.
Anh Sato chia sẻ, bộ đồ lặn mới này hoạt động tương tự bình dưỡng khí của thợ lặn. Nó tạo ra oxy và dẫn trực tiếp đến các lỗ thở của côn trùng, giúp gián cyborg tồn tại và di chuyển trong môi trường dưới nước hoặc thiếu oxy. Bộ đồ được in 3D từ nhựa resin, gồm ba phần chính: một bình tạo oxy, một lớp vỏ linh hoạt bao phủ phần thân sau của gián và bốn ống dẫn oxy. Oxy được tạo ra khi hydrogen peroxide được bơm vào bình, phản ứng với manganese dioxide có sẵn bên trong. Lượng oxy này sau đó được dẫn qua các ống nhỏ, cắm vào các lỗ thở, hay còn gọi là *thoracic spiracles*, của gián.
Tại sao lại là gián? Đơn giản vì chúng là những "chiến binh" thực thụ. Gián đã tiến hóa qua hàng triệu năm để có thể luồn lách vào những không gian chật hẹp và sống sót trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nhóm nghiên cứu đặc biệt chọn loài gián Madagascar vì độ bền bỉ, không có cánh và kích thước khá lớn, có thể dài tới 10 cm.
Anh Sato không phải là người xa lạ với việc điều khiển côn trùng. Anh từng lập Kỷ lục Guinness Thế giới cho chuyến bay có kiểm soát không dây đầu tiên của một con bọ cánh cứng cyborg. Trước đây, anh và các đồng nghiệp đã phát triển những chiếc "ba lô" nhỏ gửi tín hiệu điện đến hệ thần kinh của côn trùng, giúp điều khiển hướng di chuyển của chúng. Theo *Financial Times*, những con gián cyborg này đã từng được triển khai trong một nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn sau trận động đất 7.7 độ Richter ở Myanmar năm ngoái, khiến hơn 3.600 người thiệt mạng. Dù 10 con côn trùng này chưa tìm thấy người sống sót nào qua camera hồng ngoại, nhưng một đội quân lớn hơn có thể sẽ thành công.
Anh Sato nhấn mạnh, các khu vực thảm họa thực tế thường rất khó khăn sau mưa lớn hoặc lũ lụt, khiến các tuyến đường tiếp cận trong đống đổ nát, cống rãnh và khe hẹp bị chặn. Việc mở rộng khả năng hoạt động của côn trùng cyborg sang môi trường dưới nước sẽ nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm cứu nạn.
Phát minh này đã trải qua hàng loạt thử nghiệm ngâm nước và uốn cong, xác nhận độ kín nước và tính linh hoạt của bộ đồ. Các nhà nghiên cứu còn thả những con gián mặc đồ lặn từ nhiều độ cao khác nhau, lên đến khoảng 0.97 mét, để mô phỏng các tình huống rơi và va chạm thực tế. Bộ đồ vẫn nguyên vẹn và gián vẫn sống sót sau tất cả các thử nghiệm. Hơn nữa, chúng có thể di chuyển ở độ sâu khoảng 50 cm dưới nước và sống sót trong nhiều giờ.
Gián cyborg mặc đồ lặn thậm chí có thể khám phá những môi trường ngoài Trái Đất. Anh Sato chia sẻ với New Scientist rằng mục tiêu cuối cùng là đưa công nghệ này vào không gian, coi đây là một bước tiến lớn hướng tới bộ đồ không gian cho côn trùng cyborg, ví dụ như để khám phá bề mặt sao Hỏa. Trong tương lai, nhóm sẽ thử nghiệm bộ đồ gián trong điều kiện khắc nghiệt tương tự sao Hỏa, như nhiệt độ cực cao và bức xạ. Họ cũng cho biết trang phục này có thể mở rộng cho nhiều loài khác như châu chấu, bọ cánh cứng và các loại gián khác.
Kỹ sư Alan Winfield từ Đại học West of England chỉ ra rằng công nghệ dựa trên côn trùng có lợi thế hơn robot truyền thống. Ông giải thích, đã có nhiều nỗ lực chế tạo robot rất nhỏ, nhưng vấn đề lớn nhất là pin. Với một robot siêu nhỏ, thời lượng pin thường rất hạn chế. Trong khi đó, gián Madagascar chỉ cần pin cho các thiết bị cấy ghép để điều khiển từ xa, chứ không cần để cung cấp năng lượng cho việc di chuyển của chúng. Những con côn trùng này còn có tuổi thọ khá dài, lên đến 5 năm, cực kỳ bền bỉ và có thể tự tìm kiếm thức ăn trong các nhiệm vụ. Dù nhiều người có thể thấy những con gián khổng lồ này hơi đáng sợ, nhưng côn trùng cyborg có thể hiệu quả hơn nhiều so với robot thông thường.
Các nhà khoa học vừa phát triển những bộ đồ lặn siêu nhỏ cho gián, cho phép chúng hoạt động hiệu quả hơn trong các nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn. Công nghệ đột phá này, được công bố trên tạp chí Nature Communications vào ngày 29 tháng 6, là bước tiến lớn từ nghiên cứu trước đó về côn trùng điều khiển từ xa. Mục tiêu ban đầu là dùng chúng để khảo sát thiệt hại và tìm kiếm nạn nhân sau thiên tai trên cạn, nhưng giờ đây, khả năng của chúng đã được mở rộng đáng kể.
Anh Sato chia sẻ, bộ đồ lặn mới này hoạt động tương tự bình dưỡng khí của thợ lặn. Nó tạo ra oxy và dẫn trực tiếp đến các lỗ thở của côn trùng, giúp gián cyborg tồn tại và di chuyển trong môi trường dưới nước hoặc thiếu oxy. Bộ đồ được in 3D từ nhựa resin, gồm ba phần chính: một bình tạo oxy, một lớp vỏ linh hoạt bao phủ phần thân sau của gián và bốn ống dẫn oxy. Oxy được tạo ra khi hydrogen peroxide được bơm vào bình, phản ứng với manganese dioxide có sẵn bên trong. Lượng oxy này sau đó được dẫn qua các ống nhỏ, cắm vào các lỗ thở, hay còn gọi là *thoracic spiracles*, của gián.
Tại sao lại là gián? Đơn giản vì chúng là những "chiến binh" thực thụ. Gián đã tiến hóa qua hàng triệu năm để có thể luồn lách vào những không gian chật hẹp và sống sót trong điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nhóm nghiên cứu đặc biệt chọn loài gián Madagascar vì độ bền bỉ, không có cánh và kích thước khá lớn, có thể dài tới 10 cm.
Anh Sato không phải là người xa lạ với việc điều khiển côn trùng. Anh từng lập Kỷ lục Guinness Thế giới cho chuyến bay có kiểm soát không dây đầu tiên của một con bọ cánh cứng cyborg. Trước đây, anh và các đồng nghiệp đã phát triển những chiếc "ba lô" nhỏ gửi tín hiệu điện đến hệ thần kinh của côn trùng, giúp điều khiển hướng di chuyển của chúng. Theo *Financial Times*, những con gián cyborg này đã từng được triển khai trong một nhiệm vụ tìm kiếm cứu nạn sau trận động đất 7.7 độ Richter ở Myanmar năm ngoái, khiến hơn 3.600 người thiệt mạng. Dù 10 con côn trùng này chưa tìm thấy người sống sót nào qua camera hồng ngoại, nhưng một đội quân lớn hơn có thể sẽ thành công.
Anh Sato nhấn mạnh, các khu vực thảm họa thực tế thường rất khó khăn sau mưa lớn hoặc lũ lụt, khiến các tuyến đường tiếp cận trong đống đổ nát, cống rãnh và khe hẹp bị chặn. Việc mở rộng khả năng hoạt động của côn trùng cyborg sang môi trường dưới nước sẽ nâng cao hiệu quả công tác tìm kiếm cứu nạn.
Phát minh này đã trải qua hàng loạt thử nghiệm ngâm nước và uốn cong, xác nhận độ kín nước và tính linh hoạt của bộ đồ. Các nhà nghiên cứu còn thả những con gián mặc đồ lặn từ nhiều độ cao khác nhau, lên đến khoảng 0.97 mét, để mô phỏng các tình huống rơi và va chạm thực tế. Bộ đồ vẫn nguyên vẹn và gián vẫn sống sót sau tất cả các thử nghiệm. Hơn nữa, chúng có thể di chuyển ở độ sâu khoảng 50 cm dưới nước và sống sót trong nhiều giờ.
Gián cyborg mặc đồ lặn thậm chí có thể khám phá những môi trường ngoài Trái Đất. Anh Sato chia sẻ với New Scientist rằng mục tiêu cuối cùng là đưa công nghệ này vào không gian, coi đây là một bước tiến lớn hướng tới bộ đồ không gian cho côn trùng cyborg, ví dụ như để khám phá bề mặt sao Hỏa. Trong tương lai, nhóm sẽ thử nghiệm bộ đồ gián trong điều kiện khắc nghiệt tương tự sao Hỏa, như nhiệt độ cực cao và bức xạ. Họ cũng cho biết trang phục này có thể mở rộng cho nhiều loài khác như châu chấu, bọ cánh cứng và các loại gián khác.
Kỹ sư Alan Winfield từ Đại học West of England chỉ ra rằng công nghệ dựa trên côn trùng có lợi thế hơn robot truyền thống. Ông giải thích, đã có nhiều nỗ lực chế tạo robot rất nhỏ, nhưng vấn đề lớn nhất là pin. Với một robot siêu nhỏ, thời lượng pin thường rất hạn chế. Trong khi đó, gián Madagascar chỉ cần pin cho các thiết bị cấy ghép để điều khiển từ xa, chứ không cần để cung cấp năng lượng cho việc di chuyển của chúng. Những con côn trùng này còn có tuổi thọ khá dài, lên đến 5 năm, cực kỳ bền bỉ và có thể tự tìm kiếm thức ăn trong các nhiệm vụ. Dù nhiều người có thể thấy những con gián khổng lồ này hơi đáng sợ, nhưng côn trùng cyborg có thể hiệu quả hơn nhiều so với robot thông thường.
