100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разработано устройство для связи с растениями с помощью электрических сигналов

Ученые научились передавать электрические сигналы растениям

Группа ученых во главе с Технологическим университетом Наньян в Сингапуре (NTU Singapore) разработала устройство, которое может передавать электрические сигналы на растения и от них. Исследователи отмечают, что их разработка приведет к созданию новых технологий, использующих растения.

Читайте «Хайтек» в

Команда NTU разработала свое устройство связи с растениями, прикрепив соответствующий электрод (кусок проводящего материала) к поверхности растения — венериной мухоловке — с помощью мягкого и липкого клея, гидрогеля. Это позволилот ученым достичь двух целей: улавливать электрические сигналы для отслеживания реакций растения на окружающую среду; и передавать электрические сигналы растению, чтобы оно, например, «закрылось».

Ученые десятилетиями знали, что растения излучают электрические сигналы, чтобы ощущать окружающую среду и реагировать на нее. Исследовательская группа NTU считает, что развитие способности измерять электрические сигналы растений создаст возможности для множества полезных приложений. Например, можно создать роботов на основе растений — они помогут собирать хрупкие предметы. Также улавливание и передача электрических сигналов от растения и обратно поспособствуют повышению продовольственной безопасности за счет обнаружения болезней в ранних посевах.

Проблема в том, что электрические сигналы растений очень слабые и могут быть обнаружены только тогда, когда электрод хорошо контактирует с поверхностями растений. Шершавая, восковая и неровная поверхность растений затрудняет установку любого тонкопленочного электронного устройства и обеспечивает надежную передачу сигнала.

С помощью термогеля, который постепенно превращается из жидкости в растяжимый гель при комнатной температуре, устройство связи легко прикрепить к растениям с различной текстурой поверхности. Кроме того, такой гель обеспечивает качественное обнаружение сигналов, несмотря на то, что растения движутся и растут в зависимости от окружающей среды.

Кроме того, команда NTU использовала принцип электрокардиографии (ЭКГ). Этот метод исследования используется для обнаружения сердечных аномалий путем измерения электрической активности, генерируемой органом.

Читайте так же:
Как делают наручные часы (видео)

В качестве доказательства концепции ученые взяли свое устройство связи растений и прикрепили его к поверхности венериной мухоловки — хищного растения с волосатыми лепестками листьев, которые при срабатывании закрываются над насекомыми.

Устройство имеет диаметр 3 мм и безвредно для растений. Это не влияет на способность растения к фотосинтезу при успешном обнаружении электрических сигналов от растения. Используя смартфон для передачи на устройство электрических импульсов с определенной частотой, команда заставила венерину мухоловки закрывать свои листья по требованию за 1,3 секунды.

Исследователи также прикрепили растение к роботизированной руке и с помощью смартфона и устройства связи стимулировали ее листок, чтобы он закрылся и взял кусок проволоки диаметром полмиллиметра.

Работа ученых, опубликованная в научном журнале Nature Electronics в январе, демонстрируют перспективы будущего проектирования технологических систем на основе растений. Их подход может привести к созданию более чувствительных роботов-захватов для захвата хрупких объектов, которым могут повредить существующие жесткие системы.

Разработано устройство для связи с растениями с помощью электрических сигналов

Разработано устройство для связи с растениями с помощью электрических сигналов

Новости

Группа ученых, возглавляемая Наньянским технологическим университетом в Сингапуре (НТУ), создала устройство для отправки электрических сигналов растениям и приема идентичных импульсов от них. Проект имеет богатый потенциал использования в сфере новых технологий.

О том, что растения излучают электрические импульсы, известно давно. Таким образом они воспринимают окружающую среду и могут соответствующе реагировать на нее. По мнению исследовательской группы НТУ, можно создать огромное количество полезных программ – необходимо лишь научиться измерять интенсивность данных сигналов. Пример использования – разработка приложения для раннего распознавания болезней посевов.

Устройство связи с растениями прикреплено к поверхности мухоловки

Устройство связи с растениями прикреплено к поверхности мухоловки

Для качественного распознавания сигнала требуется непосредственный контакт устройства с поверхностью растения, поскольку данное излучение очень слабое. В исследовании ученые использовали венерину мухоловку – хищное растение, которое питается насекомыми (преимущественно муравьями, пауками, жуками и др.).

Читайте так же:
Как выбрать котенка? Описание, фото и видео

Венерина мухоловка имеет ловушку с двумя долями. Как именно она срабатывает, достоверно неизвестно. Однако ученые установили, что, во избежание ложного захлопывания, растение «ждет» двух сигналов-раздражителей. После этого доли закрываются, внутри образуется полость, но насекомое не может освободиться из-за преград в виде волосков. Затем ловушка захлопывается полностью и превращается в желудок, где пища переваривается около 10 дней.

К поверхности растения исследователи прикрепили электроды. Крепеж осуществили при помощи гидрогеля. Перед учеными было две задачи: проследить, как именно растение реагирует на среду, а также передать ему электрический импульс для закрытия ловушки.

Разработанное устройство миниатюрное – 3 мм в диаметре. Оно не наносит вреда растениям и никаким образом не влияет на их процесс жизнедеятельности до момента отправки сигнала. Для этого исследователи воспользовались смартфоном. Они передавали импульсы с заданной частотой. Чтобы ловушка сработала, необходимо потревожить как минимум 2 чувствительных волоска с интервалом примерно до 20 секунд.

Электрические сигналы передаются на растение с помощью смартфона, заставляя венерину мухоловку закрывать свои листья по требованию

Электрические сигналы передаются на растение с помощью смартфона, заставляя венерину мухоловку закрывать свои листья по требованию

Доли венериной мухоловки захлопнулись, спустя 1,3 секунды эксперимента. В ходе исследования проведен еще один эксперимент. К растению прикрепили роботизированную руку, и при помощи смартфона заставили его «схватить» проволоку диаметром 0,5 мм. Подобный подход может быть использован для разработки более чувствительных роботов.

Исследователи полностью довольны результатом своей работы. Теперь они займутся совершенствованием крепежного вещества – гидрогеля, чтобы можно было эффективно использовать устройство и с другими видами растений. Например, термогель из жидкого состояния переходит в вязкое, пластичное при комнатной температуре. Это позволит надежно прикреплять устройство к растениям, которые находятся в движении во время роста и развития.

Ранее исследования показали, что растения могут обмениваться информацией в виде электрических сигналов под землей. При этом почва служит для них проводником данных импульсов. Существует мнение, что сигналы распространяются через корневую систему. Также установлено, что они могут передаваться между разными видами.

Читайте так же:
Как работает бензиновая мафия Бенина

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Разработано устройство для связи с растениями с помощью электрических сигналов

Команда NTU разработала свое устройство связи с растениями, прикрепив соответствующий электрод (кусок проводящего материала) к поверхности растения мухоловки Венеры с помощью мягкого и липкого клея, известного как гидрогель. С помощью электрода, прикрепленного к поверхности мухоловки, исследователи могут достичь двух вещей: улавливать электрические сигналы, чтобы отслеживать, как растение реагирует на окружающую среду, и передавать электрические сигналы растению, чтобы оно закрыло свои листья.

Ученые десятилетиями знали, что растения излучают электрические сигналы, чтобы ощущать окружающую среду и реагировать на нее. Исследовательская группа NTU считает, что развитие способности измерять электрические сигналы растений может создать возможности для целого ряда полезных приложений, таких как роботы на основе растений, которые могут помочь собирать хрупкие предметы или способствовать повышению продовольственной безопасности путем обнаружения болезней в ранних посевах.

Однако электрические сигналы растений очень слабые и могут быть обнаружены только тогда, когда электрод хорошо контактирует с поверхностями растений. Волосатые, восковые и неровные поверхности растений затрудняют установку любого тонкопленочного электронного устройства и обеспечивают надежную передачу сигнала.

Чтобы преодолеть эту проблему, команда NTU черпала вдохновение из электрокардиограммы (ЭКГ), которая используется для обнаружения сердечных аномалий путем измерения электрической активности, генерируемой органом.

В качестве доказательства концепции ученые взяли свое устройство связи растений и прикрепили его к поверхности венерианской мухоловки – хищного растения с волосатыми лепестками листьев, которые при срабатывании закрываются над насекомыми.

Устройство имеет диаметр 3 мм и безвредно для растений. Это не влияет на способность растения к фотосинтезу при успешном обнаружении электрических сигналов от растения. Используя смартфон для передачи на устройство электрических импульсов с определенной частотой, команда заставила мухоловку Венеры закрывать свои листья по требованию за 1,3 секунды.

Читайте так же:
Интересные факты о картофеле: описываем детально

Исследователи также прикрепили мухоловку Венеры к роботизированной руке и с помощью смартфона и устройства связи стимулировали ее листок, чтобы он закрылся и взял кусок проволоки диаметром полмиллиметра.

Их выводы, опубликованные в научном журнале Nature Electronics в январе, демонстрируют перспективы будущего проектирования технологических систем на основе растений, говорят исследователи. Их подход может привести к созданию более чувствительных роботов-захватов для захвата хрупких объектов, которым могут повредить существующие жесткие.

Электрические сигналы передаются на растение с помощью смартфона, заставляя мухоловку Венеры закрывать свои листья по требованию.

Ранее ГЛАС писал о том, что новый электронный чип, недавно созданный группой исследователей, способен с большой точностью определять уровень стресса по составу пота.

Общение с растениями с помощью электрических сигналов

Невозможно? Ученые из Сингапура разработали метод, который дает возможность людям и растениям общаться друг с другом по смартфону, не меньше. Исследователи из Наньянского технологического университета (NTU-НТУ) разработали проводящий материал, который позволяет электрическим сигналам входить в растение и покидать его.

Подобно мозгу, который посылает электрические сигналы, растения также их испускают, реагируя на окружающую среду. С их помощью можно определить признаки ухудшения или улучшения состояния растений и, кроме этого, эти сигналы можно использовать для развития функциональных возможностей объекта.

Например, можно заставить Венерину мухоловку — хищное растение, которое ловит насекомых в естественной среде — хвататься за тонкий кусок провода под воздействием электрических сигналов. Все, что для этого нужно, — это смартфон и электрод из проводящего материала.

В ходе эксперимента исследователи наклеили электрод шириной 3 мм на одну из ловушек «мухоловки» при помощи мягкого и липкого клея, известного как гидрогель, который преобразуется из жидкости в эластичную форму при комнатной температуре (термический гидрогель).

Электрод безвреден для растения и не влияет на его способность к фотосинтезу. В течение 1,3 секунды после того, как смартфон отправил электрические импульсы на электрод, Венерина мухоловка захлопнулась. Сделав еще один шаг вперед, исследователи из НТУ прикрепили «мухоловку» к роботизированному манипулятору и, запитав установку электрическими сигналами, заставили ее хватать и собирать тонкие проволоки толщиной в полмиллиметра.

Читайте так же:
Как режут стекла для окон

Этот эксперимент с плотоядным растением был опубликован в научном журнале Nature Electronics [1].

Исследователи заявили, что с помощью полученных результатов можно создавать технологии, которые приведут к появлению роботов для захвата и перемещения очень хрупких предметов. «Мухоловка ведет себя как робот, которым люди могут управлять с помощью электрических сигналов».

Однако для повторного открытия ловушек Венериной мухоловке требуется 24 часа, поэтому более практичным решением будет разработка искусственного роботизированного захвата по примеру из живой природы.

Электрод, который исследователи использовали в своем эксперименте, может улавливать характерные электрические сигналы, которые испускает растение, когда его состояние ухудшается. Это может быть полезно для фермеров, если им необходимо получить информацию о будущем урожая. «Наблюдая за электрическими сигналами растений, можно обнаружить скрытые проблемы и вовремя принять соответствующее решение». «При использовании технологии в сельскохозяйственных целях фермеры могут узнать о последствиях до того, когда на растениях появятся пожелтевшие листья».

Поскольку термический гидрогель может повторять форму растений, электрод не выпадает, когда они растут и реагируют на окружающую среду. Электродное устройство должно плотно прилегать к листьям, потому что электрические сигналы, которые испускают растения, очень слабые. Ученым удалось прикрепить электрод к ворсистому стеблю подсолнуха.

С помощью этой технологии растения можно использовать в качестве живых датчиков на фабриках и в промышленных районах. Если в этих местах произойдет утечка токсичных химикатов, растения ее почувствуют.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию