Robot tự động phân tích vi sinh vật trong đại dương

Bùi Phúc (tổng hợp)

Để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa vi khuẩn và dòng xoáy, các nhà nghiên cứu Mỹ đã lập trình thành công bộ ba robot tự động để tiến hành phân tích vi sinh vật từ bên trong DCM.

Ảnh minh họa.
Ảnh minh họa.

Các nhà nghiên cứu Mỹ đã lập trình thành công bộ ba robot tự động để tiến hành phân tích vi sinh vật từ bên trong đại dương.

Các vi sinh vật biển tạo ra khoảng một nửa lượng oxy cung cấp cho hành tinh và hấp thụ lượng carbon dioxide lớn nhất. Các vi sinh vật đại dương cũng là cơ sở của tất cả các chuỗi thức ăn ở biển. Trong đại dương mở, các cộng đồng tảo cực nhỏ, hoặc thực vật phù du, dựa vào dòng chảy để cung cấp các chất dinh dưỡng quan trọng.

Hầu hết các cộng đồng vi sinh vật trong đại dương mở đều phát triển mạnh trong một lớp ngay dưới bề mặt được gọi là cực đại diệp lục sâu (DCM). Trong DCM, vi sinh có thể tiếp cận với ánh sáng mặt trời từ bên trên và các chất dinh dưỡng từ bên dưới. Để hiểu rõ hơn về mối quan hệ giữa vi khuẩn và dòng xoáy, các nhà nghiên cứu Mỹ đã lập trình thành công bộ ba robot tự động để tiến hành phân tích vi sinh vật từ bên trong DCM.

Với kết quả thử nghiệm hoạt động tại vùng xoáy mạnh mẽ ở phía Bắc quần đảo Hawaii, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể điều chỉnh công nghệ theo dõi vi khuẩn biển mới để phân tích các hiện tượng đại dương khác, bao gồm tảo có hại và tràn dầu.

Robot tí hon lấy cảm hứng từ san hô.
Robot tí hon lấy cảm hứng từ san hô.

Nhiều loại robot đã được các nhà khoa học trên thế giới sáng chế sử dụng dưới biển sâu để phục vụ công tác nghiên cứu khoa học.

Robot tí hon làm sạch nguồn nước

Trong năm 2020, Robot tí hon làm sạch nguồn nước được các nhà khoa học từ Đại học Warwick (Anh) và Đại học Công nghệ Eindhoven (Hà Lan) cho biết đã lấy cảm hứng từ polyp san hô để chế tạo ra mẫu robot không dây, chỉ dài 1 cm, có khả năng thu gom chất gây ô nhiễm trong nước.

San hô trong đại dương được tạo thành từ các polyp nhỏ - sinh vật thân mềm có xúc tu giống hải quỳ. Chúng có nhiệm vụ nuôi dưỡng và hỗ trợ sự sống của san hô bằng cách tạo ra các dòng chảy dựa vào chuyển động cơ thể.

Trong một nghiên cứu được công bố trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học quốc gia Mỹ, các nhà khoa học từ Đại học Warwick và Đại học Công nghệ Eindhoven của Hà Lan cho biết đã lấy cảm hứng từ polyp san hô để chế tạo ra mẫu robot không dây, chỉ dài 1 cm, có khả năng thu gom chất gây ô nhiễm trong nước.

Robot sử dụng từ trường để chuyển động, trong khi các xúc tu được kích hoạt bởi ánh sáng. Một nam châm quay với tốc độ 300 vòng/phút được đặt bên dưới thiết bị có tác dụng tạo ra chuyển động quay của cuống polyp nhân tạo. Chuyển động này tạo ra một dòng xoáy hút các mục tiêu lơ lửng trong nước về phía robot.

Khi mục tiêu nằm trong tầm với, ánh sáng tia cực tím (UV) sẽ được sử dụng để kích hoạt các xúc tu, những xúc tu này sau đó uốn cong về phía ánh sáng và tạo thành một chiếc kẹp bắt giữ vật thể. Các nhà khoa học còn có thể giải phóng mục tiêu bằng cách chiếu ánh sáng xanh.

Tiến sĩ Harkamaljot Kandail từ Đại học Warwick, người chịu trách nhiệm tạo ra các mô phỏng 3D của robot, chia sẻ: “San hô có giá trị sinh thái rất lớn trong đại dương. Tôi hy vọng các polyp thủy sinh nhân tạo sẽ được phát triển hơn nữa để có thể làm sạch nguồn nước trong các ứng dụng thực tế. Trong giai đoạn tiếp theo, chúng tôi muốn mở rộng nghiên cứu từ quy mô thí nghiệm lên quy mô thí điểm”.

Bên cạnh khả năng làm sạch nguồn nước, các nhà khoa học cho biết mẫu robot mềm của họ cũng có tiềm năng ứng dụng trong y tế như hỗ trợ thiết bị chẩn đoán bằng cách bắt giữ và vận chuyển các tế bào cụ thể để phân tích.

Robot được dùng để thám hiểm vùng đáy biển sâu 2.500m. (Nguồn: worldwildlife.org).
Robot được dùng để thám hiểm vùng đáy biển sâu 2.500m. (Nguồn: worldwildlife.org).

Robot thám hiểm nguồn khoáng sản dưới đáy đại dương

Trước đó, các nhà khoa học của Đại học Bergen, Na Uy cũng đã sử dụng robot để thám hiểm vùng đáy biển sâu 2.500 m giữa Na Uy và Greenland, với tham vọng tìm lời giải đáp cho bí ẩn về nguồn khoáng sản dưới đáy đại dương.

Nhà khoa học Thibaut Barreyre cho biết, đáy đại dương là khu vực cho tới nay vẫn thuộc vào "điểm mù" của nhân loại. Có thể nói rằng, con người hiện hiểu biết nhiều về bề mặt của Mặt trăng và sao Hỏa hơn là về một phần thuộc về hành tinh của chúng ta đang sống.

Để khắc phục điều này, nhóm các nhà khoa học quốc tế đang sử dụng công nghệ, bao gồm robot tự hành và tàu ngầm do người điều khiển để thăm dò vùng đáy biển sâu nơi có khả năng đang tồn tại nguồn quặng đồng, thiếc và vàng lớn.

Bên cạnh việc tìm kiếm khoáng sản, nhóm nghiên cứu cũng hy vọng cuộc khám phá này sẽ giúp trả lời câu hỏi tại sao một số vùng biển có khoáng sản, trong khi một số vùng khác không có, liệu có bao nhiêu khoáng sản đang tồn tại dưới đáy biển và việc khai thác nguồn tài nguyên này sẽ ảnh hưởng thế nào đến môi trường.

Ngoài khoáng sản, nhóm nghiên cứu cũng cho rằng, khu vực đáy đại dương mà họ thăm dò có khả năng chứa nhiều loại đất hiếm, trong đó có những loại được sử dụng trong chế tạo màn hình điện thoại thông minh, ống kính máy ảnh và máy chụp X quang.

Tin nổi bật

Tin cùng chuyên mục

Tin nóng

Xem nhiều nhất