Der ferngesteuerte Käfer der Armee

Ein riesiger Blumenkäfer mit implantierten Elektroden und einem Funkempfänger auf seinem Rücken kann laut einer diese Woche vorgestellten Studie drahtlos gesteuert werden. Wissenschaftler der University of California haben ein winziges Gerät entwickelt, das Steuersignale von einem nahegelegenen Computer empfängt. Elektrische Signale, die über die Elektroden geliefert werden, befehlen dem Insekt, abzuheben, nach links oder rechts abzubiegen oder mitten im Flug zu schweben. Die von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) finanzierte Forschung könnte eines Tages für Überwachungszwecke oder für Such- und Rettungsmissionen verwendet werden.

Cyborg-Käfer: Hier ist ein riesiger Blumenkäfer zu sehen, der einen Mikroprozessor, einen Funkempfänger und eine Mikrobatterie trägt und mit mehreren Elektroden implantiert ist. Um den Flug des Insekts zu kontrollieren, liefern Wissenschaftler drahtlos Signale an die Nutzlast, die elektrische Signale durch die Elektrode an das Gehirn und die Flugmuskeln sendet.

Käfer und andere Fluginsekten sind Meister der Flugkontrolle und integrieren sensorisches Feedback des visuellen Systems und anderer Sinne, um zu navigieren und einen stabilen Flug beizubehalten, während sie gleichzeitig wenig Energie verbrauchen. Anstatt zu versuchen, diese Systeme von Grund auf neu zu erstellen, Michel Maharbiz und seine Kollegen wollen sich die natürlichen Fähigkeiten des Käfers zunutze machen, indem sie Insekt und Maschine verschmelzen. Seine Gruppe hat bereits Cyborg-Käfer erschaffen, darunter solche, denen elektronische Komponenten als Puppen implantiert wurden. Aber die aktuelle Forschung, die auf der IEEE MEMS in Italien präsentiert wurde, ist die erste Demonstration eines drahtlosen Käfersystems.



Die Nutzlast des Käfers besteht aus einem handelsüblichen Mikroprozessor, einem Funkempfänger und einer Batterie, die auf einer speziell bedruckten Platine befestigt ist, sowie sechs Elektroden, die in die Optiklappen und Flugmuskeln der Tiere implantiert sind. Flugbefehle werden drahtlos über einen Hochfrequenzsender, der von einem nahegelegenen Laptop gesteuert wird, an den Käfer gesendet. Oszillierende elektrische Impulse, die an die optischen Lappen des Käfers abgegeben werden, lösen den Start aus, während ein einzelner kurzer Impuls den Flug stoppt. Signale an die linken oder rechten Basilarflugmuskeln lassen das Tier nach rechts bzw. links abbiegen.

Die meisten bisherigen Forschungen zur Bekämpfung des Insektenflugs konzentrierten sich auf Motten. Aber Käfer haben gewisse Vorteile. Aufgrund seiner Größe – er hat ein Gewicht von vier bis zehn Gramm und eine Länge von vier bis acht Zentimetern – kann er relativ schwere Nutzlasten tragen. Um beispielsweise für Such- und Rettungsmissionen eingesetzt zu werden, müsste das Insekt eine kleine Kamera und einen Wärmesensor tragen.

Zudem lässt sich der Flug des Käfers relativ einfach steuern. Ein einziges Signal an die Flügelmuskulatur löst die Aktion aus, den Rest erledigt der Käfer. Dadurch kann die normale Funktion das Schlagen der Flügel steuern, sagt Jay Keasling , der nicht an der Käferforschung beteiligt war, aber mit Maharbiz zusammenarbeitet. Minimale Signalisierung schont die Batterie und verlängert die Lebensdauer des Implantats. Motten hingegen benötigen einen Strom elektrischer Signale, um weiter zu fliegen.

Die Forschung wurde zum großen Teil durch Fortschritte in der Mikroelektronikindustrie mit der Miniaturisierung von Mikroprozessoren und Batterien vorangetrieben.

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