Novou vizi a počínající trend lehkých, energeticky úsporných a autonomních senzorů, které mohou znamenat průlom při sběru klíčových environmentálních dat na Zemi i pro planetární výzkum, popsali vědci z CATRIN Univerzity Palackého v časopise Trends in Biotechnology. Inspiraci pro nové systémy našli v přírodě, konkrétně u semen rostlin, které se šíří větrem na velké vzdálenosti. Tyto poznatky v „opinion paper“ následně skloubili s nejmodernějšími technologiemi, včetně 3D tisku, flexibilní elektroniky, umělé inteligence, skládacích mechanismů inspirovaných origami či fotovoltaických článků.
„Stejně jako okřídlená semena javoru nebo semena pampelišky vybavená padáčkovitým chmýřím i navrhované senzory využívají aerodynamické vlastnosti pro pomalý a stabilní let. Díky tomu by mohly být rozptýleny po velkém území a sbírat data o teplotě, vlhkosti či kvalitě půdy. Na rozdíl od běžné elektroniky jsou tyto senzory lehké, ekologické a mohou být připraveny z biologicky rozložitelných materiálů v kombinaci přírodních i syntetických materiálů pomocí 3D tisku, a proto je lze vyrábět levně ve velkém a bez zátěže pro životní prostředí,“ uvedl hlavní autor článku Sagar Arya z CATRIN.
Novinkou v představené vizi je také využití umělé inteligence, díky níž by senzory dokázaly samy optimalizovat své letové dráhy, zpracovávat data v reálném čase a přizpůsobovat se proměnlivým podmínkám. Další pokrok umožní využívání okolních zdrojů energie, jako je vítr nebo sluneční záření, což systémům zajistí dlouhodobou funkčnost bez vnějších zdrojů.
„Tato „létající semena budoucnosti“ mohou v budoucnu najít uplatnění v zemědělství, při obnově lesů i v monitorování klimatu. Jejich potenciál však nemusí skončit na Zemi. Podobné technologie by jednou mohly pomoci zkoumat jiné planety, například povrch a podloží Marsu. Spojením biologické inspirace a technologických inovací tyto biohybridní systémy představují zásadní posun v přístupu k ochraně životního prostředí i meziplanetárnímu objevování a mohou otevřít nové možnosti pro udržitelnou budoucnost,“ naznačil další z autorů Lukáš Spíchal, kam by se vývoj biohybridních senzorů mohl ubírat.
Autoři v článku prezentovali kromě výhledů i současné využití těchto biohybridních senzorů, které ukazuje jejich transformační potenciál. Na Zemi pomáhají při ekologické obnově, kdy například podporují šíření semen při zalesňování v degradovaných ekosystémech, kde je přirozená regenerace omezená. Jsou také klíčové při sledování důležitých parametrů prostředí, jako jsou teplota, vlhkost, pH půdy či kvalita ovzduší, a poskytují data v reálném čase pro precizní zemědělství i ochranu biodiverzity.
Před výzkumníky ale stále stojí řada výzev, k jejichž vyřešení bude nutná spolupráce napříč materiálovými vědami, robotikou i datovou analytikou. „Jakmile se tyto technologie dále rozvinou, senzory inspirované létajícími semeny mohou zcela proměnit environmentální monitoring tím, že nabídnou škálovatelná, cenově dostupná a udržitelná řešení. Na Zemi by mohly sehrát zásadní roli v boji s klimatickými změnami, posílit ekologickou odolnost a poskytovat podrobná data pro tvorbu udržitelných přístupů. V kontextu kosmického výzkumu pak otevírají cestu k mimořádně přesnému průzkumu mimozemských prostředí a připravují půdu pro budoucí mise na Mars,“ objasnil Arya.