Trong loạt phim truyền hình Doctor Who, những thiết bị mang tên treeborg đóng vai trò cung cấp không khí trong lành cho hành khách trên tàu vũ trụ. Với một phần là cây, một phần là robot, treeborg có khả năng chuyển đổi ánh sáng sao thành oxy.
Trong tiểu thuyết giả tưởng Zahrah the Windseeker của Nnedi Okorafor, những đứa trẻ nhận được "máy tính thực vật" của riêng mình làm từ lá và dây leo, được trồng từ hạt CPU và tạo hình thành các công nghệ hữu ích.
Mặc dù những thiết bị này chỉ là hư cấu nhưng những cỗ máy kết hợp với thực vật đang trở thành hiện thực khi thế hệ công nghệ lai sinh học phát triển.
Các kỹ sư từ lâu đã nỗ lực chế tạo những con robot giống người thật. Anand Mishra - một kỹ sư tại Đại học Cornell - cho biết, việc tái tạo các chức năng phức tạp như bàn tay hoặc lá cây là điều không thể bằng vật liệu tổng hợp.
Tuy nhiên, sử dụng các dạng sống để chế tạo máy móc có thể vượt qua một số giới hạn này. Ví dụ, các mô sống đã phát triển đủ mọi cách để khám phá môi trường xung quanh như nhìn thấy ánh sáng, cảm nhận hơi ấm, ngửi và nếm thức ăn. Để chế tạo những robot sở hữu những giác quan tương tự, Mishra đã quyết định sử dụng mô nấm.
Nấm không phải là thực vật nhưng Mishra quan tâm đến một trong những đặc điểm giống thực vật nhất của nấm, đó là sợi nấm. Những cấu trúc giống như rễ này đào xuyên qua đất để lấy chất dinh dưỡng và có thể phát hiện các tín hiệu từ môi trường như ánh sáng, nhiệt và hóa chất.
Nhóm nghiên cứu của Mishra đã nuôi sợi nấm trực tiếp thành các điện cực gắn vào hai robot. Nấm giao tiếp với robot thông qua các tín hiệu điện gọi là điện thế hoạt động. Những xung điện này tương tự như những xung điện do tế bào tim và tế bào thần kinh tạo ra.
Sợi nấm tạo ra các điện thế hoạt động tự phát, kích hoạt khiến các robot sinh học đi lại và lăn tròn. Khi được chiếu tia cực tím, sợi nấm tạo ra các xung điện mạnh hơn, làm thay đổi dáng đi của robot và cho thấy robot có thể phản ứng với môi trường. Nghiên cứu của nhóm Mishra đã được đăng trên tạp chí Science Robotics vào năm 2024.
Mishra cho biết, việc sử dụng nấm trong robot sinh học lai vẫn còn "khá mới". Nhóm của ông hy vọng sẽ thử nghiệm cách công nghệ này phản ứng với các tín hiệu khác, chẳng hạn như không khí. Các robot sinh học của họ có thể giúp ích nhiều trong nông nghiệp. Các "robot nấm" trong tương lai có thể đi qua các cánh đồng trồng trọt, kiểm tra sức khỏe của đất và các điều kiện khác.
Trong khi nấm có thể giúp robot tương tác tốt hơn với môi trường thì sức mạnh của thực vật lại giúp các thiết bị tồn tại tốt hơn.
"Nhiều công nghệ nhân tạo có thời hạn sử dụng" - nhà khoa học vật liệu Fabian Meder thuộc Trường Nghiên cứu Nâng cao Sant'Anna ở Pisa, Italy - cho biết.
Thiết bị điện tử bắt đầu hỏng sau vài năm. Tuy nhiên, những cây lâu đời nhất có thể đứng cao trong hàng nghìn năm. Và trong khi thiết bị điện tử bị hỏng cần được sửa chữa thì thực vật có thể phục hồi sau khi chịu tổn thương và thích nghi với môi trường mới.
Meder đã thiết kế những chiếc lá nhân tạo có khả năng khai thác một nguồn năng lượng không ngờ, đó là tĩnh điện do gió tạo ra.
Ông đặt những chiếc lá nhân tạo lên cây. Những chiếc lá bao gồm một lớp cao su - vật liệu tốt để tích tụ tĩnh điện. Khi gió thổi qua cây, những chiếc lá nhân tạo sẽ va vào những chiếc lá thật. Điều này tạo ra tĩnh điện truyền vào mô bên trong của lá thật, sinh ra ra dòng điện. Năng lượng này có thể được thu thập thông qua các điện cực được đặt trong lá. Các nghiên cứu của Meder đã chỉ ra rằng, những thiết bị như vậy có thể thắp sáng đèn LED.
Tuy nhiên, việc nghiên cứu trên các vật liệu sống đặt ra những thách thức về thiết kế, chẳng hạn như giữ cho các bộ phận phải "còn sống". Giống như nấm, thực vật cần một số nguồn tài nguyên nhất định để duy trì sức khỏe. Meder cho biết, quang hợp là một phần quan trọng của quá trình đó. Vì vậy, các kỹ sư có thể cần sử dụng vật liệu trong suốt để tạo ra các bộ phận không ngăn chặn ánh sáng mặt trời.
Meder rất hào hứng về sản phẩm mới này khi có thể khai thác nguồn năng lượng tiềm năng: "Chúng ta có thể thu hoạch những mẩu năng lượng mà nếu không làm gì thì chúng sẽ mất đi".
* Mời quý độc giả theo dõi các chương trình đã phát sóng của Đài Truyền hình Việt Nam trên TV Online và VTVGo!