Исследователи с факультета машиностроения Университета Карнеги-Меллон в сотрудничестве с палеонтологами из Испании и Польши использовали останки ископаемого животного для создания мягкой роботизированной копии плевроциститид — морского организма, который существовал почти 450 миллионов лет назад и, как полагают, был одним из первых иглокожих, способных передвигаться с помощью мышечного стебля, пишет sciencedaily. Это один из ярких примеров развития новой науки — палеобионики.

Опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) исследование направлено на расширение современной перспективы дизайна и передвижения животных путем введения новой области исследований — палеобионики, направленной на использование в софтботике — это робототехника с гибкой электроникой и мягкими материалами. Достигнутые результаты важны для понимания биомеханических факторов вымерших организмов, которые привели к эволюции.

«Софтботика — это еще один подход к информированию науки, использующий мягкие материалы для создания гибких конечностей и придатков робота. Многие фундаментальные принципы биологии и природы могут быть полностью объяснены только в том случае, если мы оглянемся назад на эволюционную хронологию эволюции животных. Мы создаем аналоги роботов, чтобы изучить, как изменилась локомоция», — сказала Кармел Маджиди, ведущий автор и профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллон.

Поскольку время, проведенное людьми на Земле, составляет всего 0,007% истории планеты, современное царство животных, влияющее на понимание эволюции и вдохновляющее современные механические системы, составляет лишь малую часть всех существ, существовавших на протяжении истории.

Используя ископаемые свидетельства для дизайна и комбинацию элементов, напечатанных на 3D-принтере, и полимеров, имитирующих гибкую столбчатую структуру подвижного придатка, команда ученых продемонстрировала, что плевроциститиды, вероятно, могли передвигаться по морскому дну с помощью мышечного стебля, который толкал животное вперед. Несмотря на отсутствие современного аналога (иглокожие с тех пор эволюционировали, включив в свой состав современных морских звезд и ежей), плевроциститиды представляли интерес для палеонтологов из-за их ключевой роли в эволюции иглокожих.

Команда определила, что широкие размашистые движения, вероятно, были наиболее эффективными, а также что увеличение длины стебля значительно увеличивало скорость животных, не заставляя их прилагать больше энергии.

«Исследователям в сообществе робототехники, вдохновленной биологией, необходимо тщательно выбирать важные функции, которые стоит перенять у организмов», — объяснил Ричард Десатник, кандидат наук и соавтор исследования.

«По сути, мы должны выбрать хорошие стратегии передвижения, чтобы заставить наших роботов двигаться. Например, действительно ли роботу-морской звезде нужно использовать 5 конечностей для передвижения или мы можем найти лучшую стратегию?» — добавил Зак Паттерсон, выпускник CMU и соавтор исследования.

Теперь, когда команда продемонстрировала, что они могут использовать софтботику для создания вымерших организмов, они надеются исследовать других животных, например, первый организм, который смог путешествовать из моря на сушу — то, что невозможно изучить таким же образом с помощью обычного роботизированного оборудования.

«Привнесение новой жизни в то, что существовало почти 500 миллионов лет назад, само по себе захватывающе, но что действительно волнует нас в этом прорыве, так это то, сколь многому мы сможем из него научиться», — сказал Фил Ледюк, соавтор и профессор машиностроения в Университете Карнеги-Меллон. — «Мы не просто рассматриваем окаменелости в земле, мы пытаемся лучше понять жизнь, работая с удивительными палеонтологами».