Projekt „flora robotica”

Finansowany przez Unię Europejską projekt „flora robotica” łączy w sobie dwa kluczowe dla naszej przyszłości aspekty: technologię oraz przyrodę. Realizując prostą, acz radykalnie nowatorską ideę międzynarodowy zespół badaczy projektuje i konstruuje biohybrydową społeczność robotów i żywych roślin. Taka społeczność biohybrydowa poprzez wspólny wzrost, funkcjonowanie i wzajemną komunikację będzie zdolna do odpowiadania na ludzkie potrzeby i współpracę z ludźmi. flora robotica to pierwsze kroki na drodze do stworzenia inteligentnych roślin, które w zrównoważony sposób i w reakcji na zmienne otoczenie będą kształtować nasze środowisko – od drobnych elementów krajobrazu miejskiego, takich jak ławki, poprzez przestrzeń publiczną, budynki, do całych zielonych miast.

Rośliny, roboty oraz ludzie tworzą nowy innowacyjny ekosystem

Finansowany przez UE projekt flora robotica został rozpoczęty w 2015 roku przez interdyscyplinarny zespół badawczy, którego członkowie pochodzą z sześciu instytucji z czterech różnych krajów. Prace zespołu są koordynowane przez Uniwersytet w Paderborn w Niemczech. Celem projektu flora robotica jest stworzenie swoistej społeczności robotów oraz roślin – systemu biohybrydowego, w którym partnerzy są ze sobą silnie sprzężeni. Ustanawiane są nowe kanały komunikacji między robotami i roślinami, by wpłynąć na ich wspólny rozwój w krótszej i dłuższej perspektywie czasowej.

Roboty instruują rośliny, w którą stronę mają kierować swój wzrost, a rośliny sygnalizują robotom swoje aktualne zapotrzebowanie na takie zasoby, jak woda czy światło. Komunikacja nie będzie wyłącznie domeną robotów i roślin – mieszkańcy również będą mogli włączyć się w dyskusję. I tak na przykład, roboty będą mogły nas informować o tym, że rośliny żyją w stresie lub też o niedoborze zasobów. W drugą stronę będziemy mogli za pośrednictwem robotów przekazać roślinom informację, że ich sposób wzrostu odpowiada bądź nie naszym potrzebom funkcjonalnym.

Inteligentne rośliny tworzą przestrzeń zdatną do życia

Zamiast zajmować się oddziaływaniami robot-roślina, znanymi choćby ze zautomatyzowanych szklarni czy precyzyjnego monitoringu i rolnictwa, badacze zamierzają pozwolić robotom na takie działanie, które stale i trwale wpłynie na wzrost roślin i pobudzi je do nieszablonowego sposobu wzrostu. Na przykład, wykorzystując roboty do sterowania wzrostem i ruchami roślin spowodują, że bio-hybryda osiągnie zaplanowane kształty. Takie “inteligentne rośliny” pomogą w wytworzeniu technologii minimalizujących naruszenie równowagi środowiskowej przy kształtowaniu naszego otoczenia - powstaną żywe rosnące mury, meble, a nawet domy czy „ogrody społecznościowe”, które będą wspierać nasze życie w coraz bardziej ciasnych i zatłoczonych miastach. flora robotica wytycza przyszłość obecnym trendom, takim jak ogrody miejskie, ogrodnictwo wertykalne oraz koncepcjom zielonych budynków, czy infrastruktury. Ponadto, flora robotica pomoże ludziom lepiej zrozumieć rolę i funkcjonowanie ich własnych roślin. Wydaje się to dziś absolutnie niezbędne, jako że nasze społeczeństwa wciąż są zależne od roślin, o czym bardzo łatwo zapominamy. Uczeni mają nadzieję, że powstała nowa jakość komunikacji ludzi z roślinami będzie ubocznym skutkiem projektu, który przyniesie dobroczynne skutki obu stronom.

Oryginalne wykorzystanie technologii i robotów

Aby ustanowić kanały komunikacji między robotami a roślinami, badacze łączą ze sobą różnorodne detektory. Stosują dostępne technologicznie czujniki, takie jak detektor zbliżeniowy, czy kamery. Niektóre z urządzeń są jednak tworzone od podstaw, m.in. detektor biomasy, który mierzy zmiany pól elektromagnetycznych, czujniki mierzące transpirację lub przepływ soków roślinnych. Tworzone roboty-symbionty są nieruchome lub wolno się poruszają, co bardziej odpowiada tempu wzrostu roślin. Mimo to, mechanizmy kontrolujące pracę robotów są szybkie i umożliwiają efektywne wpływanie na życie roślin przy użyciu wysokowydajnych diod LED czy też bodźców mechanicznych. Uczeni wykorzystują zjawisko zwane fototropizmem, czyli zdolność roślin do wzrostu w zależności od oświetlenia. I tak, światło niebieskie sprawia, że rosną one w kierunku źródła światła. Z kolei daleka czerwień, mieszcząca się pomiędzy widzialnym światłem czerwonym a podczerwonym, przyczynia się do wzrostu roślin od źródła światła. Podobnie wykorzystanie bodźców mechanicznych, głównie wibracji, może ograniczyć wzrost roślin w określonej przestrzeni. Jak dotąd w doświadczeniach uczeni wykazali współdziałanie robotów z różnymi gatunkami roślin, w tym z bambusem, fasolą, bananowcem, fikusami, pomidorami czy też rzeżuchą.

Projekt flora robotica: zrobotyzowane rośliny oraz architektura adaptująca się do naszych potrzeb

Poza celami typowymi dla działań inżynierskich, a więc maksymalizacją funkcjonalności, wydajności i wytrzymałości, flora robotica stawia sobie także inny cel: systemy architektoniczne, które będą otwarte i zdolne do przystosowania się i wykorzystania zasobów w sposób zrównoważony. Projekt flora robotica zaoferuje w przyszłości artefakty architektoniczne, które będą łączyć w sobie funkcjonalność z trwałym wzrostem organicznym oraz z symbiotycznym podziałem funkcjonalności między roślinami i technologią mechatroniczną.

W wyniku realizacji projektu powstaną nowe rosnące artefakty, systemy mechatroniczne, które nie są obecnie dostępne na rynku. Projekt ukaże również w nowatorski sposób rośliny jako detektory oraz urządzenia sterujace. Ostatecznym celem projektu jest połączenie ludzi, maszyn i roślin w jeden nowy, fascynujący, estetyczny, ale i funkcjonalny ekosystem.

Zespół flora robotica

W projekcie flora robotica swe siły połączyli specjaliści z różnych obszarów współczesnej infomatyki, robotyki, biologii molekularnej i komórkowej, zoologii, mechatroniki i architektury:  Uniwersytet w Paderborn, Niemcy (Instytut Informatyki, Zespół Inteligencji Roju); Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (Zakład Biologii Molekularnej i Komórkowej); Centrum Techologii Informacyjnych i Architektury, Dania; Cybertronica Research, Niemcy; Uniwersytet IT w Kopenhadze, Dania (Laboratorium Robotyki, Ewolucji i Sztuki); Uniwersytet im. Karola Franciszka w Graz, Austria (Zakład Zoologii, Laboratorium Sztucznego Życia).

Projekt jest finansowany przez Unię Europejską w ramach programu Horyzont 2020 i innowacyjnego programu w ramach FET, umowa nr 640959.