ハイテクな殺人スズメバチ追跡装置の開発チームがタンポポの種からより優しいインスピレーションを得る
リサ・スティフラー著
羽毛のような綿毛のおかげで、タンポポの種は風に乗って800メートル以上も飛ぶことができます。多くの庭師にとっては落胆の種ですが、この受動的な移動の驚異は、ワシントン大学の科学者たちにインスピレーションを与えました。ワシントン大学の研究者たちは、風に乗って散布され、地面に定着して環境状況を監視・報告できる小型の装置を開発しました。
研究チームは、自分たちの研究を形作ったのは自然であると率直に認めており、IoT 技術にちなんで「生物に着想を得たモノのインターネット」と名付けている。
将来は「生物学とテクノロジーが融合し、両方の長所を活かすことになるだろう」と、センサーの開発に協力したワシントン大学ポール・アレン・コンピューターサイエンス＆エンジニアリング学部のシャム・ゴラコタ教授は言う。
タンポポを模倣した装置は、ゴラコタ氏とその同僚が水曜日にネイチャー誌に発表した論文の焦点となっている。
ワシントン大学の科学者たちは以前、昆虫とテクノロジーの融合に焦点を当てた研究を行っていました。彼らは、いわゆる「殺人」スズメバチと呼ばれる巨大なスズメバチに取り付ける小型の追跡ツールを開発し、ワシントン州農務省の調査員をスズメバチの巣へと誘導し、巣は破壊されました。また、技術者たちは甲虫の背中に無線カメラを設置したり、蛾から落下させるセンサーを開発したりしています。
当時、昆虫を使った研究は画期的で、研究者たちは自分たちの成果に驚いていたとゴラコタ氏は語った。最終的に、これらのプロジェクトが、数々の技術的課題を解決しなければならなかったこの最新の最先端イノベーションの基盤となった。例えば、昆虫はタンポポから着想を得た装置よりもはるかに重いペイロードを扱うことができる。タンポポから着想を得た装置は、わずか1ミリグラムのタンポポの種子の30倍の重さしかない。
「限界に挑戦してみなければ、何が可能かは分からない」とゴラコタ氏は語った。
ワシントン大学アレンスクールのヴィクラム・アイヤー助教授が、一流科学誌ネイチャーに掲載された論文の筆頭著者です。ワシントン大学生物学教授のトーマス・ダニエル氏と、同大学電気・コンピュータ工学科卒業生のハンス・ゲンスバウアー氏が共著者です。ゴラコタ氏が筆頭著者です。
デバイスの動作は次のとおりです。
- 薄い穴あきフィルムディスクには、太陽電池パネル、一晩中電荷を蓄えるコンデンサ、温度、圧力、湿度、光などの状態を監視する少なくとも 4 つのセンサー、およびシステムを実行するマイクロコントローラなどの小型電子機器が搭載されています。
- 数百、数千個の装置が、おそらくドローンによって投下されます。乾燥した風の強い天候であれば、着地するまでに最大90メートル（約90メートル）まで飛行することがあります。
- タンポポの種が自然に端を下にして着地するように、このデバイスもソーラーパネルを上にして着地する必要があります。技術的な工夫により、このデバイスでは少なくとも95%の確率で着地します。重量制限のため、バッテリーは搭載されていません。
- センサーは日中に太陽光で駆動しながら情報を収集し中継します。
- このシステムは、無線技術を用いて送信信号を反射する「バックスキャッター」を用いて研究者にデータを送信します。これにより、独自に信号を生成するデバイスよりも消費電力が少なくなります。
研究者らは、この装置は農場や森林などの状況を監視するための時間と労力を節約する戦略を提供すると述べている。
この技術はまだ商業化の準備が整っておらず、デバイスの価格は不明です。ハードウェアの価格は1台あたり約2～3ドルです。
科学者たちは、環境への影響を軽減するために、生分解性素材でディスクを製造する可能性を模索しています。また、センサーの着地位置をより正確に制御し、均一な分布を確保するために、ディスクの形状についても実験を進めています。一つの戦略として、デバイスが自然に異なる距離を移動するように、意図的に複数の形状を組み込むことが挙げられます。
「これは生物学を模倣したもので、変異はバグではなく、実際には特徴です」とダニエル氏は声明で述べた。「植物は今年育った場所が来年も良い状態であるとは保証できません。そのため、リスクを回避するために、より遠くまで移動できる種子をいくつか持っているのです。」
