Anunț matrimonial: alimentele și roboții își unesc destinele15 min read

Cercetătorii dezvoltă dispozitive și componente electronice comestibile, care să ajute în operațiunile de salvare și să poată fi introduse în pacienții spitalizați, pregătind terenul pentru ca tehnologia omniprezentă să devină consumabilă.

Profesorul Dario Floreano este un robotician și inginer elvețiano-italian angajat într-o misiune de cercetare îndrăzneață: crearea unor roboți comestibili și a unor componente electronice digerabile. 

Oricât de ciudat ar părea, combinarea științei alimentare și a roboticii ar putea aduce beneficii enorme, de la transportul de alimente pe calea aerului până la monitorizarea avansată a sănătății.

Spargerea frontierelor

„Obiectivul nostru este să începem să înlocuim diverse părți electronice cu componente comestibile”, spune Floreano, care este director al Laboratorului de sisteme inteligente din cadrul Institutului Politehnic Federal din Lausanne, în Elveția.

Acesta coordonează un proiect finanțat de UE și menit să spargă frontierele cercetării în domeniul roboticii prin crearea unor roboți comestibili și a unor alimente care se comportă ca roboții.

DenumitROBOFOOD,// „The new science and technology of edible robots and robotic food for humans and animals”, cordis.europa.eu // proiectul cu durata de patru ani ar urma să se încheie în septembrie 2025. Echipa include cercetători din Elveția, Italia, Regatul Unit și Țările de Jos.

Floreano spune că a început să fie interesat de ideea combinării alimentelor cu roboții în urma unui comentariu făcut în treacăt de un cercetător post-doctoral în 2017, la o întrunire de laborator săptămânală din Lausanne. 

Cercetătorul respectiv – Jun Shintake – a remarcat faptul că principala diferență între roboți și sistemele vii este faptul că roboții nu pot fi mâncați de alte forme de viață. 

Floreano a început să se gândească la diferite moduri de a schimba acest lucru. 

Turte de orez zburătoare

Echipa ROBOFOOD a construit deja o dronă// „Towards edible drones for rescue missions: design and flight of nutritional wings”, ieeexplore.ieee.org // cu aripi făcute din rondele de orez lipite cu uleiuri comestibile și ciocolată. Această realizare remarcabilă a fost facilitată de colaborarea cu Universitatea din Wageningen din Țările de Jos. 

„Am reușit să creăm prima dronă cu 50% din masa ei comestibilă”, spune Floreano. 

Cercetătorii au avut ca sursă de inspirație noțiunea că dronele desfășurate în operațiunile de salvare de urgență ar putea nu doar să localizeze oamenii – sau animalele – și să livreze medicamente vitale ori mâncare, ci și să fie ele însele o sursă de hrană.

Componentele comestibile ale dronei, dezvoltate de ROBOFOOD sunt suficiente pentru a îndeplini standardele ONU referitoare la nevoile alimentare pe timpul unei crize, spune Floreano. 

„Aceste părți au livrat hrana recomandată de ONU pentru persoanele aflate în situații de urgență”, spune acesta. 

Provocarea aici este de a construi aripi din materiale comestibile care să fie suficient de robuste pentru a rezista în condiții de vânt, ploaie și temperaturi ridicate. 

Senzori intestinali

Extinzând conceptul la domeniul sănătății, cercetătorii din cadrul proiectului au creat și dispozitive electronice comestibile, care ar putea ajuta la tratarea sau monitorizarea bolilor intestinale. 

În colaborare cu un expert în robotică de la Universitatea din Bristol din Marea Britanie, profesorul Jonathan Rossiter, echipa a dezvoltat senzori digerabili// „Eat, Test, Digest: Towards Diagnostic Food for Next-Generation Gastrointestinal Tract Monitoring”, zenodo.org // care, spre deosebire de dispozitivele intestinale actuale, nu trebuie să fie excretați sau recuperați din pacient.

Senzorii digerabili evită riscul ca materialele să rămână în corp.

Deși sunt necesare mai multe activități de testare și dezvoltare, senzorii indică faptul că ar fi fezabilă construirea unor piese de mașini digerabile. 

Obiectivul de a consuma tot

Ca o altă realizare majoră, proiectul a reușit să dezvolte o versiune comestibilă a componentei care face ca un robot să poată funcționa. Această componentă, cunoscută sub numele de actuator, este partea mașinii care o ajută să efectueze mișcări fizice prin transformarea energiei în forță mecanică. 

Cu alte cuvinte, este partea care i-ar permite unui robot să facă ceva util odată ce o persoană l-a ingerat. 

În acest context, componenta de mașină comestibilă dezvoltată de ROBOFOOD înseamnă un pas înainte către crearea unor roboți complet funcționali, dar și complet comestibili. 

Căutarea de „lăstari”

Un beneficiu suplimentar al acestei întregi direcții de cercetare ține de mediu. Materialele de calitate alimentară (și procesele aferente) care pot fi ușor descompuse sau chiar digerate ar ajuta la abordarea problemei deșeurilor electronice tot mai numeroase din întreaga lume. 

Unul dintre partenerii proiectului ROBOFOOD este dr. Mario Caironi, inginer electronist și cercetător-șef la Institutul Italian de Tehnologie din Genova, Italia.

Caironi abordează serios principala provocare legată de crearea unor tehnologii comestibile: înlocuirea dispozitivelor electronice uzuale cu lucruri pe care oamenii să le poată digera. 

„Am început prin a căuta materiale comestibile, derivate în principal din alimente, din care să facem dispozitive electronice”, spune acesta.

Caironi a creionat o viziune futuristă// „Edible Electronics: The Vision and the Challenge”, onlinelibrary.wiley.com // a dispozitivelor electronice comestibile într-o lucrare publicată în 2020. 

Sursa sa de inspirație a fost o carte științifico-fantastică clasică numită Călătorie fantastică, scrisă de regretatul scriitor american Isaac Asimov. 

În carte, patru bărbați și o femeie sunt micșorați până la o fracție microscopică din mărimea lor inițială și sunt trimiși într-un submarin miniaturizat prin artera carotidă a unui om aflat în comă, pentru a distruge un cheag de sânge din creierul acestuia.

Progrese în domeniul bateriilor

Pe lângă rolul său în cadrul ROBOFOOD, Caironi conduce un alt proiect de cercetare finanțat de UE, care vizează „alimentele electronice”.

Denumit ELFO,// „Electronic Food: enabling edible electronic systems for biomedical and food monitoring applications”, cordis.europa.eu // proiectul cu durata de cinci ani ar urma să se încheie în august 2025 și concepe sisteme electronice comestibile în scopuri medicale.

În martie 2023, echipa ELFO a prezentat//„An Edible Rechargeable Battery”, onlinelibrary.wiley.com // prima baterie reîncărcabilă comestibilă. Pentru unele aplicații, cum ar fi senzorii alimentari, bateria ar putea fi reutilizată, în loc să fie aruncată. 

Aceasta este făcută din ingrediente alimentare obișnuite și suplimente dietetice învelite în ceară de albine. Bateria a funcționat timp de zece minute, întărind speranțele că versiuni mai avansate ar putea alimenta dispozitive medicale înghițite de pacienți.

Caironi a discutat cu medici din Italia despre dorința lor de a le oferi pacienților un dispozitiv electronic comestibil sigur, care, după ce este înghițit, să poată diagnostica sau trata o afecțiune intestinală. 

Tranzistori naturali

Cercetătorii ELFO au scotocit prin literatura științifică pentru a găsi materiale comestibile potrivite ca izolatori, conductori și semiconductori – toate acestea fiind necesare pentru a construi circuite electronice. 

Grupul a constatat că materialul din foiță de aur folosit de unii bucătari-șefi poate servi drept circuit electric pentru dispozitivele comestibile, în timp ce mierea// „Sweet Electronics: Honey-Gated Complementary Organic Transistors and Circuits Operating in Air”, onlinelibrary.wiley.com // poate fi utilizată ca semiconductor natural.

Semiconductorii sunt necesari pentru tranzistori, care sunt componente cruciale ale oricărui circuit.

Printre alți candidați pentru rolul de semiconductori din natură se numără coloranții și pigmenții, potrivit lui Caironi.

De exemplu, acesta spune că beta-carotenul – un pigment roșu-portocaliu prezent din abundență în morcovi, dovleci, cartofi dulci și mango – este un semiconductor natural rezonabil de bun dacă este procesat corect, fiind și comestibil.

Ambiții mari și o răsplată pe măsură

Grupul ELFO îmbină cât mai multe materiale comestibile posibil pentru a face o pilulă alimentată de baterie care să emită un semnal electronic și să poată fi urmărită atunci când trece prin intestinele unui pacient.

Pilula, de exemplu, ar putea fi programată să livreze un medicament atunci când ajunge într-un loc specific din intestin.

Pentru cercetătorii din acest domeniu, planul este de a continua să facă componente comestibile și de a le îmbina în dispozitive electronice. Astfel, aceste dispozitive vor ajunge să conțină tot mai multe componente digerabile. 

Întorcându-ne în Elveția, echipa lui Floreano tipărește o etichetă pentru fiecare robot, indicând profilul nutrițional și procentul părților comestibile. 

Având în vedere toți acești pași, un scenariu în care un drumeț rătăcit și înfometat pe munte primește o dronă etichetată a fi 100 % comestibilă nu mai ține doar de tărâmul științifico-fantastic. 

„Căutăm situații problematice în care credem că am putea oferi soluții”, spune Floreano. „Vrem să ne asumăm riscuri mari pentru a încerca să obținem și o răsplată pe măsură dacă reușim.”

Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin programul Orizont al UE, inclusiv, în cazul ELFO, prin Consiliul European pentru Cercetare (CEC). Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene.

Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.