Jamur menggerakkan robot?! Mungkin terdengar seperti sesuatu dari film fiksi ilmiah, tetapi ini sebenarnya hasil penelitian ilmiah yang nyata. Sebuah tim di Universitas Cornell telah mengembangkan robot inovatif yang terinspirasi oleh jamur biasa yang ditemukan di lantai hutan. “Robot biohibrida” ini dikendalikan oleh sinyal listrik yang dipancarkan oleh miselium jamur. Ini benar-benar penemuan luar biasa yang menggabungkan kebijaksanaan alam dengan teknologi mutakhir.
Oleh Universitas Cornell
Mengapa Menggunakan Miselium Jamur?
Secara tradisional, pengembangan robot sering kali mengambil inspirasi dari dunia hewan. Ada banyak robot yang meniru gerakan hewan, kemampuan pengenalan lingkungan, dan fungsi pengaturan suhu. Namun, dalam hal robot yang menggabungkan sel atau jaringan hidup, menjaga sistem biologis ini dalam kondisi sehat dan fungsional telah menjadi tantangan.
Ini adalah tempat di mana miselium jamur berperan penting. Miselium adalah jaringan sel berbentuk benang yang membentuk tubuh jamur, biasanya menyebar di bawah tanah. Miselium memiliki beberapa keunggulan:
- Dapat tumbuh di lingkungan yang keras
- Mampu merasakan sinyal kimia dan biologis
- Dapat merespons berbagai masukan
Profesor Rob Shepherd, pemimpin tim peneliti, menjelaskan, “Dengan menggabungkan miselium ke dalam elektronik robot, kami telah memungkinkan mesin biohibrida untuk merasakan dan merespons lingkungannya.” Di sini, “mesin biohibrida” mengacu pada robot yang menggabungkan elemen biologis (dalam hal ini, miselium) dengan komponen mekanis.
Detail Penelitian
Penelitian ini dirinci dalam makalah berjudul “Kontrol Sensorimotor pada Robot yang Diperantarai oleh Pengukuran Elektrofisiologi dari Miselium Jamur,” diterbitkan dalam “Science Robotics“. Penulis utama, Anand Mishra, menyatakan, “Makalah ini adalah langkah awal dalam banyak studi yang akan memanfaatkan kerajaan jamur untuk memberikan deteksi lingkungan dan sinyal perintah kepada robot, meningkatkan tingkat otonominya.”
“Deteksi lingkungan” di sini mengacu pada kemampuan robot untuk mendeteksi sekelilingnya. “Otonomi” berarti kapasitas robot untuk membuat keputusan dan bertindak secara mandiri tanpa pengendalian eksternal langsung.
Tim peneliti menggabungkan keahlian dari berbagai bidang untuk menangani tantangan kompleks menggabungkan jamur dan elektronik. Pengetahuan dari teknik mesin, elektronik, mikologi, neurobiologi, dan pemrosesan sinyal sangat dibutuhkan.
Cara Kerja Sistem
Sistem yang dikembangkan oleh tim peneliti terdiri dari elemen-elemen berikut:
- Antarmuka listrik: Ini memblokir getaran dan gangguan elektromagnetik, secara akurat merekam dan memproses aktivitas elektrofisiologi miselium secara real-time. “Aktivitas elektrofisiologi” mengacu pada sinyal listrik lemah yang dipancarkan oleh sel-sel biologis. Secara khusus, ini mengukur perubahan dalam potensial listrik yang disebabkan oleh aliran ion melalui membran sel miselium. Sinyal listrik ini berfluktuasi ketika miselium mendeteksi perubahan di lingkungan eksternal (cahaya, suhu, bahan kimia, dll.), membentuk dasar untuk deteksi lingkungan.
- Pengendali: Ini terinspirasi oleh Central Pattern Generators (CPGs). CPGs adalah sirkuit saraf dalam sistem biologis yang menghasilkan gerakan berirama. Contohnya, ritme berjalan dan bernapas manusia dikendalikan oleh CPGs.
Dalam sistem robot ini, konsep CPG diterapkan untuk mengubah sinyal listrik yang diperoleh dari miselium menjadi pola gerak berirama. Secara spesifik, ini menganalisis periodisitas dan intensitas sinyal listrik miselium dan menggunakannya untuk menghasilkan pola gerak robot (ritme berjalan, perubahan arah, dll). Ini memungkinkan pengendalian gerakan robot secara alami dan efisien sebagai respons terhadap perubahan lingkungan eksternal.
Sistem ini membaca sinyal listrik mentah dari miselium, memprosesnya, dan mengidentifikasi lonjakan berirama (perubahan potensial tiba-tiba). Kemudian mengubah informasi ini menjadi sinyal kontrol digital dan mengirimkannya ke aktuator robot (perangkat yang menghasilkan gerakan). Hasilnya adalah sistem kontrol unik di mana “perasaan” miselium tercermin langsung dalam “tindakan” robot.
Hasil Eksperimen
Tim peneliti menciptakan dua jenis robot biohibrida:
- Robot lunak berbentuk laba-laba
- Robot beroda
Tiga eksperimen dilakukan menggunakan robot ini:
- Eksperimen di mana robot berjalan atau bergerak sebagai respons terhadap lonjakan berkelanjutan alami dalam sinyal miselium
- Eksperimen mengamati reaksi robot terhadap stimulasi cahaya ultraviolet (robot mengubah pola berjalan mereka)
- Eksperimen yang sepenuhnya mengabaikan sinyal asli miselium
Eksperimen ini menunjukkan bahwa robot biohibrida yang memanfaatkan miselium dapat bereaksi terhadap lingkungannya dan dapat dikendalikan. Dengan kata lain, miselium jamur berfungsi sebagai “otak” robot, memungkinkannya mengubah gerakannya sebagai respons terhadap rangsangan lingkungan.
Signifikansi Penelitian dan Prospek Masa Depan
Penelitian ini memiliki potensi dampak luas di luar bidang robotika dan mikologi. Mishra menjelaskan, “Proyek ini bukan hanya tentang mengendalikan robot. Ini juga tentang menciptakan hubungan sejati dengan sistem hidup.”
Profesor Shepherd menyebutkan potensi aplikasi di masa depan dalam pertanian: “Robot masa depan mungkin dapat merasakan kimia tanah di barisan tanaman dan memutuskan kapan harus menambahkan lebih banyak pupuk. Ini dapat berpotensi mengurangi efek hilir pertanian, seperti ledakan alga berbahaya.”
Misalnya, jika “robot jamur” ini dapat berpatroli di ladang dan memantau kondisi tanah secara real-time, mungkin akan memungkinkan untuk mencegah penggunaan pestisida dan pupuk yang berlebihan, memungkinkan pertanian yang lebih ramah lingkungan.
Lebih jauh lagi, aplikasi teknologi ini melampaui pertanian. Misalnya:
- Pengawasan lingkungan: Memanfaatkan kemampuan miselium yang sangat sensitif dalam mendeteksi, robot dapat dikembangkan untuk mendeteksi polusi udara dan air.
- Penyelamatan bencana: Mengandalkan kemampuan mereka untuk berfungsi di lingkungan yang keras, robot ini dapat diterapkan untuk operasi penyelamatan di lokasi bencana gempa bumi atau kebakaran.
- Bidang medis: Kemampuan untuk mendeteksi perubahan lingkungan yang sangat kecil dapat menghasilkan pengembangan mikrorobot yang beroperasi di dalam tubuh.
- Penjelajahan luar angkasa: Kemampuannya untuk bertahan hidup di lingkungan ekstrem dapat diterapkan pada robot yang menjelajahi planet lain.
Inovasi teknologi semacam itu tidak hanya menciptakan jenis robot baru tetapi juga berpotensi membawa perubahan signifikan dalam cara kita berinteraksi dengan masyarakat dan lingkungan. Misalnya, pemantauan lingkungan yang lebih presisi dapat berkontribusi pada langkah-langkah penanggulangan perubahan iklim dan perlindungan ekosistem. Aplikasi di bidang medis dapat mengarah pada pengembangan metode pengobatan yang kurang invasif dan lebih efektif.
Tim Penelitian dan Struktur Kolaboratif
Penelitian inovatif ini dimungkinkan melalui kerja sama ahli dari berbagai bidang:
- Bruce Johnson: Peneliti Senior dalam Neurobiologi dan Perilaku. Dia memberikan panduan tentang cara merekam sinyal listrik yang ditransmisikan melalui saluran ion mirip neuron dalam membran miselium.
- Kathie Hodge: Profesor Madya Patologi Tumbuhan dan Biologi Tanaman-Mikroba. Dia membimbing cara membudidayakan kultur miselium yang bersih. Menjaga kemurnian miselium penting untuk mendapatkan sinyal listrik yang akurat.
- Jaeseok Kim: Universitas Florence, Italia.
- Hannah Baghdadi: Asisten Peneliti Sarjana.
Kolaborasi para ahli ini memungkinkan penelitian yang benar-benar interdisipliner, menggabungkan bidang seperti teknik mesin, elektronik, mikologi, neurobiologi, dan pemrosesan sinyal.
Kesimpulan
Pengembangan robot biohibrida yang memanfaatkan miselium jamur adalah pencapaian inovatif yang dihasilkan dari perpaduan biologi dan teknik. Penelitian ini tidak hanya membuka jalur baru untuk mengembangkan robot yang lebih dapat beradaptasi dengan lingkungannya tetapi juga menunjukkan kemungkinan menciptakan hubungan nyata antara sistem biologis dan mesin.
Seiring dengan pengembangan lebih lanjut teknologi ini, aplikasi diharapkan dalam berbagai bidang seperti pertanian, pengawasan lingkungan, penyelamatan bencana, medis, dan penjelajahan luar angkasa. Ini memiliki potensi untuk mengarah pada pengembangan teknologi yang lebih efisien dan ramah lingkungan dengan memanfaatkan kebijaksanaan alam.
Perpaduan dunia jamur dan robotika mutakhir menunjukkan hubungan baru antara alam dan teknologi. Penelitian ini menekankan pentingnya pendekatan biologis dalam pengembangan robot di masa depan dan dengan jelas menunjukkan bagaimana kerja sama interdisipliner dapat menghasilkan hasil inovatif.
Hari mungkin akan tiba ketika “jamur” yang akrab bagi kita menjadi kunci dalam menciptakan teknologi mutakhir. Kita perlu terus mengamati inovasi teknologi di masa depan yang menggabungkan kebijaksanaan alam dengan kecerdasan buatan. Transformasi yang dapat dibawa oleh teknologi ini ke masyarakat – dari perlindungan lingkungan hingga kemajuan dalam bidang medis dan perkembangan baru dalam penjelajahan luar angkasa – memiliki potensi untuk sangat memengaruhi kehidupan kita dan masa depan planet kita. Penelitian tentang robot biohibrida benar-benar mewakili bentuk baru sains abad ke-21 yang bertujuan untuk keberlangsungan hidup antara alam dan teknologi.
