A DARPA (az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának kutatási részlege) 2017-ben jelentette be az Ocean of Things programjának indulását, aminek lényege, hogy a hagyományostól eltérő IoT (internet of things, a dolgok internete) rendszert építsen ki, ami az óceánokban, tengerekben üzemelne. Az Ocean of Things (OoT) sok ezer apró, a vízen lebegő egységből áll majd, amelyek segítségével nagy területen tudják megfigyelni az óceánokban zajló eseményeket és mindenről adatokat gyűjthetnek be. A megfigyelőeszközök szenzorai közvetítenek a hajók, légi járművek és tengeri állatok mozgásáról, a környezeti változásokról, az óceán hőmérsékletéről és állapotáról, hogy így növeljék az ellenőrzés alá vont területeket és az óceánokról szóló tudást. Az OoT kulcsfontosságú része, hogy az adatgyűjtésre alkalmas eszközök minél kisebbek legyenek, egyrészt a gazdaságos működés, másrészt a nagy területeken való alkalmazhatóság miatt, ezért a DARPA folyamatosan keresi azokat a technológiai megoldásokat, amivel lehetővé válik a rendszer kiépítése.

A passzív, lebegő platformok tesztelése már el is kezdődött az elmúlt években, mikor 2022-ben a Mexikói-öböl környékén telepítettek 1850 darabot háromféle egységből, köztük viszonylag nagy méretű, 18 kilogrammos, napelemekkel ellátott berendezésekből, valamint további 1750-et az Atlanti-óceán északi részén. A floatnak (úszó) nevezett egységek körülbelül egy évig monitorozzák a környezetüket, majd lesüllyednek az óceán aljára. A rendszer valójában ahhoz hasonló lesz, mint a dolgok internete, azaz számos, szenzorokkal felszerelt okoseszköz együttese, amelyek állandó adatgyűjtésre és akár egymással való kommunikációra vannak tervezve.

Az ügynökség céljainak megfelelő eszközök fejlesztése külsős cégek feladata, akik közül a Binghamton Egyetem kutatói egy egyedi, élő szervezetekkel működő verziót készített, ami baktériumok által hajtva üzemel. A vízi robot nem csak egy passzív szerkezet, hanem önálló mozgásra képes, a baktériumok általi hajtás pedig függetlenséget ad számára a hagyományos és bizonytalan energiaforrásoktól, mint amilyen a nap-, hő-, vagy a kinetikus energia. A mikrobiális üzemanyagcellás (MFC) technológia alapján készült struktúra anódjának biokatalizátoraként a Bacillus subtilis (szénabacilus) szolgál, amihez a tápanyag egy filteren keresztül jut el. Ez a Janus membrán kétarcú: egyik fele hidrofil, a másik hidrofób, így befelé jól ereszti a vizet, illetve a vízben található tápanyagokat, míg kifelé már sokkal nehezebben tudnak távozni. A baktériumok ezáltal folyamatosan friss táplálékhoz jutnak a vízben, ami beindítja a spóratermelő és aktiváló folyamatokat, ez pedig egyúttal energiát is generál. Ha a környezetből nem érkeznek tápanyagok vagy nem megfelelő a hőmérséklet, akkor a baktériumok visszafejlődnek - ezzel a módszerrel befolyásolni lehet az eszköz élettartamát.

A robot kevés energiát tud csak termelni, körülbelül 1 milliwattot, de a szenzorok működéséhez ez is elég. Az eszköz stabilitását adó mechanizmust, vagyis tíz darab lábat a vízfelszínen közeledő molnárpoloskák mozgásáról mintázták és a baktériumok barátságtalan környezetben is túl tudnak élni, ezért a berendezés hosszú távú működése biztosított.

"Ennek a bioinspirált energiarendszernek a lehetőségei az autonóm robotika területén jelentősek"

- összegzik a kutatók, akik szerint a robot új utakat nyithat azoknak a területeknek a feltérképezése felé, amelyek eddig elérhetetlenek voltak.

(Fotó: DARPA, Binghamton Egyetem)