Умнейший осьминог: на какие технологии он вдохновил ученых

Осьминоги – самые умные животные среди беспозвоночных. Нередко они вдохновляют инженеров на разработку удивительных технологий. Мало кто знает, что у осьминога есть биологический "реактивный двигатель". Инженеры из Малайзии и Сингапура его скопировали, и теперь на осьминожьей тяге передвигаются лодки. А в Канаде разработали энергосберегающие стекла по образу и подобию кожи этих животных. 

Какие еще технологии могут появиться благодаря осьминогам? И для чего ученые анализируют их мозговые волны? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Почему осьминоги меняют цвет во сне

В Сети набирают популярность кадры, на которых осьминог всеми щупальцами отмахивается от эфемерных чудовищ. Дело в том, что ему приснился кошмар. Биологи из Нью-Йорка долго наблюдали за осьминогом по имени Костэлло. Он попал в лабораторию после нападения хищника и теперь в момент резкого пробуждения ведет себя так, будто рядом опасность.

"В природе, когда осьминогам что-то угрожает, они для защиты меняют окраску, выделяют специальные чернила и прячутся. В течение суток моллюск несколько раз во сне становился другого цвета и двигался так, словно хотел переместиться. Поэтому мы сделали вывод, что осьминоги видят страшные сны, как люди и другие животные", – рассказал старший научный сотрудник Калифорнийской академии Рич Росс.

Корабль на осьминожьей тяге

Ученые пристально наблюдают за осьминогами, чтобы создавать новые технологии. Массивный корабельный винт скоро может стать историей. Инженеры из США, Малайзии и Сингапура разработали подводный двигатель без лопастей. Принцип его работы они подсмотрели у осьминога – этот моллюск умеет не только ползать по дну, но и плавать. Причем, довольно резво, ведь у него есть биологический мотор.

Принцип его работы таков: осьминог передвигается толчками, сначала втягивает в себя воду, а затем выпускает ее через небольшое отверстие.

"Наш двигатель функционирует так же. У него нет накопителя энергии. Мы просто напечатали на 3D-принтере обтекаемый корпус из поликарбоната. Через эластичную мембрану он втягивает воду и надувается, как воздушный шар. А затем быстро выдавливает ее, и это создает тягу", – пояснил профессор океанологии и инженерии Массачусетского технологического института Майкл Триантафиллоу.

Разработчики уверяют, на таком двигателе смогут плавать даже подводные ракеты. Правда, в будущем. А пока инженеры создали лишь прототип длиной 27 сантиметров.

Как осьминоги помогут сэкономить на отоплении

Специалисты пристально изучают строение кожи осьминога. Удивительно, но это нужно для того, чтобы в наших домах было тепло. Кожа осьминога состоит из слоев: наверху клетки с пигментом — хроматофоры. А под ними так называемые клетки-зеркала, ирридиоцисты. Они отражают солнечный свет на пигменты, и морские обитатели меняют окраску. Канадские инженеры добавили слой с пигментом в пластик и получили энергосберегающие окна.

"Наш материал имитирует структуру кожи осьминога. Он тоже многослойный. Под прозрачным пластиком сплетена сеть из капилляров. В трубочках диаметром около миллиметра прокачивается жидкость с пигментами. Это позволяет контролировать прозрачность окна. В зависимости от времени суток и погоды такие стекла пропускают внутрь одни лучи и задерживают другие. Пигмент блокирует вредный ультрафиолет, но пропускает тепло. И одновременно сокращает его утечку через окно", – отметил доцент кафедры молекулярной и материальной биологии Бенджамин Хаттон.

Окна с красителем помогут сэкономить на отоплении. А в будущем – вообще за него не платить. Ученые собираются добавить к материалу дополнительный слой пластика, который сам излучает тепло. Тогда о батареях можно будет забыть. Правда, когда чудо-окна запустят в массовое производство, пока неизвестно.

Для чего роботам осьминожьи щупальца

В Германии биологи оборудовали в гигантском аквариуме кухню. Осьминог орудует там не хуже любой домохозяйки, ловко обхватывая поварешку своими щупальцами. Ученые решили, что такая ловкость рук может пригодиться и на суше роботам. Инженеры разработали машину со щупальцем.

Резиновый манипулятор копирует строение конечностей осьминога. Он управляется двумя клапанами. Один создает давление в щупальце, а второй — регулирует воздух в присосках для создания вакуума. Это позволяет роботу захватывать даже самые скользкие, мелкие и хрупкие предметы.

"Робощупальце может держать лист бумаги, оно пролезает в самую узкую щель и достает вещи, которые другие роботы просто не в состоянии ухватить. Это устройство справится и с работами в открытом космосе. Ведь если увеличить размер присосок, робот сможет поднимать любые тяжести", – сказал директор компании по проектированию роботов Элиас Кнуббен.

Настоящие мастера маскировки

В Америке уверены, что машинам пригодятся не только осьминожьи щупальца. Там решили нарядить робота в костюм осьминога. Ученые обратили внимание на то, что головоногие моллюски – настоящие мастера маскировки. Они могут за считаные секунды менять не только цвет, но и форму тела.

Но зачем машинам такой камуфляж? Замаскированных роботов используют для наблюдений за дикой природой. Чтобы заставить машины мимикрировать, как осьминог, ученые на 3D-принтере напечатали кожу из силикона. Внутри материала – полые камеры. Они надуваются, и робот меняет форму.

"Камуфляж робота крепится к основанию конструкции и может приобретать любую форму. Ее задает волокнистая сетка, которая находится в силиконовом материале. Сетка действует, как мышцы осьминога, и держит каркас всей надутой конструкции. Для того, чтобы робот вновь стал практически плоским, достаточно просто откачать воздух из кожи крошечными насосами", – рассказал доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Корнеллского университета Роб Шепард.

Дом-трансформер из "осьминожьей кожи"

Такая разработка пригодится не только зоологам. В будущем изобретатели собираются делать из "осьминожьей кожи" 3D-дома и мебель, которые смогут менять форму.

"Мы хотим создавать мягкие 3D-текстуры из резины и полиуретановой пены. Листы материала будут растягиваться, а затем затвердевать. Эта технология позволит в будущем создавать дома любых форм и размеров. Только представьте, вы сможете надуть летнюю веранду или верхний этаж и сдуть их в любой момент. Или превратить табуретку в просторный диван, если к вам пришли гости", – отметил доцент кафедры машиностроения и прикладной механики университета Пенсильвании Джеймс Пикуль.

Как осьминоги помогут создать компьютеры будущего

Квантовые компьютеры, которые работают в миллиарды раз быстрее обычных, возможно создавать благодаря глазам осьминога. К этому технологическому прорыву близки российские ученые. Они извлекли из сетчатки глаза головоногого ген, который позволяет создавать родопсин.

Белок с таким сложным названием есть в палочках и колбочках нашего глаза, и именно он первым реагирует на отраженные от предметов лучи света, которые попадают на сетчатку.

"В тот момент, когда квант света попадает в молекулу родопсина, получается апсин – белковая часть, и внутренняя – ретиналь. Происходит полная перестройка самой белковой молекулы. И вот эта информация о перестройке дальше идет по цепи переходящих реакций. И осьминог либо человек видят свет", – рассказал кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, руководитель группы генетической инженерии грибов ФИЦ Биотехнологии РАН Александр Жгун.

Так вот, молекулы родопсина у человека после каждого улавливания кванта света распадаются. И нужно время, чтобы они снова начали работать. Но осьминогу достаточно, чтобы на него посветили светом другой длины, например, вместо красного синим. Именно это невероятное свойство может стать основой для чипов квантовых компьютеров будущего.

"После разрезания глаза извлекаем сетчатку. Она выглядит как некая желеобразная субстанция", – говорит эксперт.

Ученые смогли не только извлечь из сетчатки ген родопсина, но и нашли способ, как защитить самих моллюсков. Ведь для создания квантовых машин пришлось бы массово убивать головоногих. Но российские биологи достали нужный ген всего из одного глаза, а затем просто клонировали его.

Если в итоге разработчики соберут компьютер с микросхемами из родопсина, человечество совершит настоящий квантовый скачок в развитии. Супербыстрая машина позволит анализировать все данные не только на Земле, но и во Вселенной. И все это благодаря осьминогу.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.