As baratas ciborgues podem ser a chave para salvar vidas em desastres naturais! Entenda como essa inovação tecnológica pode ser crucial em situações de emergência
Se ocorrer um terremoto e os sobreviventes ficarem presos sob toneladas de escombros, os primeiros socorristas a localizá-los podem ser baratas ciborgues. Esta não é uma novidade. A notícia é que cientistas da Universidade Tecnológica de Nanyang, Singapura (NTU Singapura), da Universidade de Osaka e da Universidade de Hiroshima desenvolveram um algoritmo de navegação para enxame de insetos ciborgues que os impede de ficarem presos enquanto navegam em terrenos desafiantes. Publicado na Nature Communications, este estudo representa um avanço significativo na robótica de enxame. Poderá abrir caminho a aplicações em ajuda humanitária, missões de busca e salvamento e inspecção de infra-estruturas.
Os insetos ciborgues são insetos reais equipados com pequenos dispositivos eletrónicos nas costas – compostos por vários sensores como câmaras óticas e de infravermelhos, uma bateria e uma antena para comunicação – que permitem que os seus movimentos sejam controlados remotamente para tarefas específicas.
O controlo de um único inseto ciborgue foi demonstrado pela primeira vez pelo professor Hirotaka Sato da Escola de Engenharia Mecânica e Aeroespacial da NTU Singapura em 2008.
No entanto, um único inseto é insuficiente para operações como missões de busca e salvamento, caso dos sobreviventes de um terramoto que estão espalhados pelos escombros existindo apenas uma janela ideal de 72 horas para os localizar.
Hirotaka Sato e os seus parceiros da Home Team Science & Technology Agency (HTX) de Singapura e da Klass Engineering and Solutions , entre 2021 e 2024 demonstraram como os insetos ciborgues podem ser utilizados para operações de busca e resgate. Este último artigo sobre o novo sistema de enxame utiliza uma dinâmica líder-seguidor, onde um inseto ciborgue atua como líder de grupo guiando outros 19.
Os co-autores do artigo, Professor Masaki Ogura da Universidade de Hiroshima Wakamiya Naoki da Universidade de Osaka, desenvolveram o algoritmo de controlo de enxames e programas de computador, enquanto Hirotaka Sato da NTU e a sua equipa prepararam o enxame de insetos ciborgues, implementaram o algoritmo nas sua mochilas eletrónicas e conduziram as experiências físicas em Singapura.
Os cientistas notaram vários benefícios no seu novo algoritmo de enxame durante as experiências de laboratório. Permitir que os insetos ciborgues se movessem mais livremente reduziu o risco destes ficarem presos em obstáculos, e curiosamente os ciborgues próximos também poderiam ajudar a libertar os que estavam presos ou que tinham capotado.
Como funciona o enxame de insetos ciborgues
Pesquisas anteriores demonstraram o controlo de um único ciborgue ou de um grupo que era controlado por algoritmos que forneciam instruções detalhadas e complexas para insetos individuais, uma abordagem que não coordenaria o movimento de um grande grupo. Com o novo método, o inseto líder é primeiro nomeado pelo algoritmo e depois notificado do destino pretendido, e a sua mochila de controlo irá coordenar-se com a mochila de outros membros do grupo para guiar o enxame.
Esta abordagem de “líder” permite que o enxame se adapte de forma dinâmica, uma vez que os insetos podem ajudar-se uns aos outros a ultrapassar obstáculos, ajustando os seus movimentos.
Os insetos utilizados são baratas sibilantes de Madagáscar, equipadas com uma placa de circuito leve, sensores e uma bateria recarregável nas costas – que forma um sistema de navegação autónomo que os ajuda a navegar pelo ambiente e os empurra em direção a um alvo.
Estes ciborgues consomem significativamente menos energia do que os robôs tradicionais, que dependem de motores que consomem muita energia para se movimentarem. As patas do inseto proporcionam a locomoção necessária para mover a mochila, uma vez que esta espicaça o inseto aplicando pequenos estímulos elétricos, guiando-o numa direção específica.
Quando combinados com o algoritmo de controlo de enxame, os instintos dos insetos permitem-lhes navegar em terrenos complexos e responder rapidamente às mudanças ambientais.
Em experiências, o novo algoritmo reduziu a necessidade de picar os insectos em cerca de 50 por cento em comparação com as abordagens anteriores, permitindo assim que estes tivessem uma navegação mais independente sobre os obstáculos e resolvendo problemas como os insectos ficarem presos ou presos.
Hirotaka Sato da NTU disse que a tecnologia foi concebida para ser útil em missões de busca e salvamento, inspeção de infraestruturas e monitorização ambiental, onde espaços estreitos e condições imprevisíveis tornam os robôs convencionais ineficazes.
“Para realizar operações de busca e inspeção, grandes áreas devem ser investigadas de forma eficiente, muitas vezes em terrenos desafiantes e repletos de obstáculos. O conceito envolve a implantação de vários enxames de insetos ciborgues para navegar e inspecionar estas regiões obstruídas. Assim que os sensores na mochila de um inseto ciborgue detetam um alvo, como humanos em missões de busca e salvamento ou defeitos estruturais na infraestrutura, podem alertar o sistema de controlo sem fios.”
Sato é conhecido pelo seu trabalho pioneiro com insetos ciborgues. Já tinha recebido reconhecimento global quando a sua investigação foi nomeada uma das 50 Melhores Invenções de 2009 da revista TIME e uma das 10 Tecnologias Emergentes de 2009 (TR10) pela MIT Technology Review.
Co-autor correspondente do artigo, Professor Masaki Ogura, Escola de Pós-Graduação em Ciência Avançada e Engenharia de Hiroshima
