Robot, který se živí nečistotami

Poznejte „Pádlobota“, robota, který uklízí znečištění a ke svému pohonu generuje elektřinu pouhým polykáním špinavé vody. Specialista na robotiku Jonathan Rossiter vysvětluje, jak by tento zvláštní plovoucí stroj, který používá mikrobiální palivový článek k neutralizaci kvetoucích řas a olejových skvrn, mohl být předchůdcem biologicky rozložitelných autonomních robotů, kteří bojují se znečištěním.

Ahoj, jsem inženýr,

a vyrábím roboty.

Všichni určitě víte, co to je robot.

A pokud nevíte, jdete na Google

a zeptáte se, co je to robot.

Pojďme to udělat.

Půjdeme na Google a tohle dostaneme.

Je vidět, že tu máme spoustu
různých robotů,

ale struktura většiny z nich
je humanoidní.

A vypadají celkem běžně,

protože jsou z umělé hmoty a kovu,

mají motůrky a kolečka a tak dále.

Někteří vypadají přátelsky,

nejradši byste je objali.

Jiní přátelsky nevypadají,

spíš jako by byli z „Terminátora“,

vlastně klidně
mohou být přímo z „Terminátora“.

A s těmi roboty můžete
dělat spoustu věcí...

spoustu vzrušujících věcí.

Ale rád bych se podíval
na jiný druh robotů.

Chci dělat jiný druh robotů.

A inspiruji se ve věcech,
které nevypadají jako my,

ale vypadají jako tihle.

Máme tu přirozené biologické organismy,

a ty umí věci, které my neumíme,

neumí je ani dnešní roboti.

Dělají spoustu věcí,
třeba lezou po podlaze,

přilezou na naši zahradu
a pojídají úrodu,

lezou na stromy,

mohou do vody, nebo vylézají z vody,

chytají a jedí hmyz.

Dělají vážně zajímavé věci.

Žijí, dýchají, umírají,

jedí věci z okolního prostředí.

Naši nynější roboti tohle nedělají.

A nebylo by skvělé,

kdybyste mohli použít tyhle vlastnosti
u budoucích robotů,

abyste díky tomu
vyřešili vážně zajímavé problémy?

Podívám se teď na aktuální problémy
v životním prostředí,

kde bychom mohli využít
schopnosti a technologii

těchto zvířat

a rostlin,

a použijeme je k vyřešení těchto problémů.

Podívejme se na dva konkrétní problémy.

Oba způsobují lidé -

jde o lidský zásah do životního prostředí

a způsobuje nepříjemné důsledky.

První je spojen s nárůstem populace.

Na světě je tolik lidí,

že zemědělství musí produkovat
stále větší úrodu.

Aby to šlo,

musí zemědělci používat
stále více chemikálií.

Používají hnojiva, nitráty, pesticidy,...

všechny možné věci,
které podporují růst úrody,

ale mají i negativní vlivy na přírodu.

Pokud do země pustíte příliš hnojiv,

ne všechno se dostane do úrody.

Spousta toho zůstane v zemi,

a když zaprší,

dostanou se do spodních vod.

Ze spodních vod

jdou dále do potoků, řek a jezer,

a dále do moře.

Když ale těmito chemikáliemi a nitráty

zásobíte tato prostředí,

některé organismy v nich
tím budou ovlivněny,

například řasy.

Řasy milují nitráty a hnojiva,

takže je všechny pozřou,

a za správných podmínek
se reprodukují ve velkém.

Vzniknou obrovské masy nových řas.

Říká se tomu vodní květ.

Problém je, že když se takto
hojně množí řasy,

obírají vodu o kyslík.

A v ten moment

ani jiné organismy nemohou přežít.

Co s tím tedy uděláme?

Zkusíme vyrobit robota, který sní řasy,

stráví a neutralizuje je.

To je tedy první problém.

Druhý problém také zavinil člověk.

Jde o znečištění naftou.

Naftu najdeme u strojů, které používáme,

nebo u lodí.

Někdy tankery do moře
vypouštějí své nádrže s naftou,

takže se nafta do moře dostane i takhle.

Nebylo by fajn, kdybychom nějak mohli

použít roboty, kteří by jedli
tohle znečištění, které jsme způsobili?

To je to, co my děláme.

Vyrábíme roboty, kteří snědí nečistoty.

K výrobě takového robota

jsme se inspirovali dvěma organismy.

Vpravo vidíte žraloka velikého.

Jde o obrovského žraloka.

Není masožravý, a tak vedle něj
klidně můžete plavat,

jak vidíte na fotce.

Žralok veliký otevře tlamu,

a jak proplouvá ve vodě,
chytá do ní plankton.

Během toho tráví jídlo,

a pak použije získanou energii
k dalšímu pohybu.

Mohli bychom udělat takového robota -

jako je žralok veliký,
který proplouvá vodou

- robota, který pojídá nečistoty?

Tak se na to podíváme.

Ale také jsme se inspirovali
dalšími organismy.

Máme tu obrázek klešťanky velké,

která je docela roztomilá.

Když plave ve vodě,

používá k tomu pádlovité nožky
a odstrkuje se vpřed.

Vezmeme tyhle dva organismy,

a zkombinujeme jejich vlastnosti
k výrobě nového robota.

Vlastně, když se inspirujeme
klešťankou velkou,

a náš robot pluje na hladině vody,

a pádluje,

měli bychom mu říkat „pádlobot".

Pádlobot je robot, který pádluje.

Jak vlastně vypadá?

Tady ho máme na fotkách,

a jak vidíte,

nepodobá se žádnému robotu,
kterého jsme viděli na začátku.

Google se mýlí;
roboti tak nevypadají,

vypadají spíš takhle.

Mám tu jednoho pádlobota.

Ukážu vám ho.

Jen pro vnímání měřítka,

a nevypadá jako ostatní roboti.

Je z umělé hmoty,

a podíváme se na komponenty,

které tvoří pádlobota.

To, kvůli čemu je zvláštní.

Pádlobota tvoří tři části,

které napodobují části
jakéhokoli organismu.

Má mozek,

tělo,

a žaludek.

Potřebuje žaludek, aby vyráběl energii.

Každý pádlobot má tyto tři části.

A každý organismus je bude mít také,

pojďme si je postupně prohlédnout.

Máme tu tělo,

je z umělé hmoty,

a plave na hladině vody.

A tady po stranách má ploutvičky,

nebo pádla kvůli pohybu,

stejně jako klešťanka.

Má tělo z umělé hmoty,

ale tady má ústa z měkké gumy,

a ještě tady -

proč má dvoje ústa?

Pomocí jedněch úst jídlo pohlcuje,

a pomocí těch druhých ho vypouští.

Takže jde vlastně o ústa a pozadí.

Nebo...

(Smích)

Něco, odkud to jde ven,

což je jako u skutečného organismu.

Takže už skoro vypadá jako žralok veliký.

To by bylo k tělu.

Druhou částí je tedy žaludek.

Musíme robota zásobit energií
a zároveň se zbavit nečistot,

takže nečistoty jdou dovnitř,

a něco se s nimi stane.

Tady uprostřed má robot něco,
čemu říkáme mikrobiální palivový článek.

Teď ho položím a zapojím palivový článek.

Tak.
Takže místo baterií,

místo konvenčního napájení

má jeden takový článek.

Tohle je jeho žaludek.

A skutečně jde o žaludek,

protože mu dáte na téhle straně energii
v podobě nečistot,

a on si vytvoří elektřinu.

Cože to je?

Jde o mikrobiální palivový článek.

Je to trochu jako
chemický palivový článek,

který jste možná mohli vidět ve škole,

nebo ve zprávách v televizi.

Tyhle palivové články vezmou
vodík a kyslík,

zkombinují je a tím vyrobí elektřinu.

Je to už dlouho známá technologie,
už vesmírné mise Apollo ji používaly.

To je tak 40, 50 let zpátky.

Tohle je trochu novější.

Ten mikrobiální palivový článek.

Ale používá stejný princip:

na jedné straně kyslík,

ale místo vodíku na druhé straně,

máme jakousi polévku.

V té polévce jsou žijící mikrobi.

Vezměte organický materiál,

třeba nějaké odpadky, jídlo,

nebo kousek sendviče,

dejte to dovnitř, mikrobi to snědí,

a přetvoří v elektřinu.

Když se vám podaří vybrat
ty správné mikroby,

můžete vzít tenhle mikrobiální článek
a použít ho k řešení znečištění.

Pokud máte ty správné mikroby,

budou se živit řasami.

Když použijete jiné mikroby,

budou se živit naftou a jejími výpary.

Takže vidíte, že tento žaludek
by mohl být použit

ke zmenšení znečištění,

ale i ke tvorbě elektřiny.

Robot se bude pohybovat po okolí,

nasaje potravu do žaludku,

stráví potravu, vyrobí elektřinu,

díky ní se pohne dál v prostředí,

a tak pořád dokola.

Podívejme se, co udělá náš pádlobot,

když chvíli pádluje.

Máme tu pár videí,

doufám, že je to vidět...

Vidíme otevřená ústa.

Přední i zadní ústa jsou otevřená,

a když budou dost otevřená,

robot začne pádlovat vpřed.

Pohybuje se vodou,

potrava se dostává dovnitř a odpad ven.

Když už má dost,

zastaví a zavře ústa,

velmi pomalu,

a sedí a čeká,

tráví potravu.

Tyhle mikrobiální články

obsahují mikroby.

Potřebujeme spoustu energie

od těchto mikrobů,
a to co nejdříve.

Ale mikroby nelze nijak nutit,

a za vteřinu generují
jen malé množství elektřiny.

Jde o miliwatty nebo mikrowatty.

Dejme si to do kontextu.

Například váš mobil,

jeden z těch modernějších,

pokud máte, potřebuje asi jeden watt.

Používá tisíc- nebo milionkrát více než

mikrobiální palivový článek.

Jak si s tím poradíme?

Když pádlobot všechno stráví,

když nabral potravu,

bude jen tak sedět,
dokud nestráví všechnu potravu.

To může trvat hodiny, nebo i dny.

Klasický cyklus pádlobota
vypadá následovně:

otevře ústa,

pohybuje se,

zavře ústa,

a sedí a čeká.

Jakmile má natráveno,

může zase pokračovat dál.

A hele! Chová se jako
skutečný organismus, že?

Chová se jako my.

V sobotu večer si někam vyrazíme,

najíme se,

sedíme u televize a trávíme.

Když máme dost, zopakujeme to.

Pokud budeme mít trochu štěstí,

na konci cyklu nám zbude energie

i na jiné činnosti.

Třeba na poslání zprávy.

Mohli bychom poslat zprávu:

„Strávil jsem tolik a tolik znečištění.“

nebo
„Narazil jsem na tyhle věci:...“

nebo
„Tady právě teď jsem.“

Schopnost poslat zprávu oznamující polohu

je velmi důležitá.

Zamysleme se opět nad těmi
olejovými skvrnami,

nebo nad těmi vodními květy.

Chceme tam umístit pádlobota,

aby nás zbavoval nečistot,

ale pak se pro něj musíme vrátit.

Proč?

Protože současný pádlobot,

tady ten,

obsahuje motory, dráty,

a komponenty,
které nejsou rozložitelné.

Současní pádloboti
v sobě mají toxické baterie.

Nemůžete je přece nechat volně v přírodě.

Takže je musíte sledovat,

a když skončí s prací,

musíte je vyzvednout.

Tím se snižuje použitelný počet pádlobotů.

Pokud ale

máte robota trochu jako organismus,

když se blíží konec jeho životnosti,

zemře a úplně se rozloží.

Nebylo by milé, kdyby se tihle roboti,

místo toho, aby byli z plastu,

byli by z jiných materiálů,

a pak byste je tam mohli hodit,

a oni by se úplně rozložili?

To mění způsob, jakým používáme roboty.

Místo toho, abychom jich do přírody
nasadili deset nebo sto,

a museli je sledovat,

a po jejich smrti

je opět sebrat,

mohli byste jich mít tisíc,

milion nebo miliardu.

Jen byste je rozšířili v prostředí.

Po smrti se úplně rozloží.

Nemusíte se o ně starat.

Což mění způsob,
jakým o robotech uvažujeme

a jakým je produkujeme.

Pak je zde ale otázka: dokážete to?

Jasně, ukázali jsme, že dokážeme.

Můžete vyrobit rozložitelného robota.

A můžete použít i materiály z domova

k výrobě rozložitelných robotů.

Ukážu vám některé,
budete se divit.

Můžete udělat robota z želé.

Místo motoru, který teď má,

můžete vytvořit jakési umělé svaly.

Umělé svaly jsou chytré materiály,

přivedete do nich elektřinu

a oni se stahují, ohýbají nebo kroutí.

Vypadají jako skutečné svaly.

Takže místo motoru máte umělé svaly.

Ty můžete vyrobit ze želé.

Vezměte si želé a nějaké soli,

uděláte hokus pokus,

a vyrobíte umělý sval.

Také lze vyrobit žaludek palivového článku

z papíru.

Takže můžete vyrobit celého robota
z rozložitelného materiálu.

Hodíte je do akce a oni se
bezezbytku rozloží.

Je to vážně vzrušující.

Tohle kompletně změní způsob,
jakým o robotech přemýšlíme,

ale také díky tomu
můžete být víc kreativní,

a vymyslet, co dál s takovýmito roboty.

Dám vám příklad.

Pokud použijeme želé k výrobě robota,

...my přece želé jíme, ne?

Co třeba vyrobit něco takového?

Robotího gumového medvídka.

Tady jsem si nějaké připravil předem.

Tady. Mám tu balíček,...

a tady je jeden citronový.

Vezmu si ho - není robotický, jasné?

Musíme si to představit.

A jednoho si dáte do pusy...

ty citronový mám rád.

Moc je nekousejte, je to přece robot,
nemusí se mu to líbit.

A pak ho spolknete.

A on cestuje do žaludku.

A když je tam, pohybuje se, přemýšlí,
kroutí se, ohýbá se,

a něco dělá.

Může cestovat dál do střev,

může najít třeba vřídek nebo rakovinu,

možná vám dá injekci,
nebo něco podobného.

Jakmile to dokončí, vy víte,

že ho váš žaludek může strávit

nebo pokud nechcete,

jenom vámi projde,

do záchodu,

a rozloží se v přírodě.

Tohle opět mění způsob,
jakým přemýšlíme o robotech.

Začali jsme roboty,
kteří se živí znečištěním,

a nyní se díváme na roboty,
které můžeme sníst.

Doufám, že vám to přiblíží věci,

které můžeme dělat
s budoucími roboty.

Mnohokrát děkuji za vaši pozornost.

(Potlesk)