Elowan er en cyborgplante som kan bevege seg mot lyset

Det er lite å si hva fremtiden bringer for teknologi. Flyvende biler, en gang antatt å være en sikkerhet fra det 20. århundre, har knapt kommet seg fra bakken. Facebook, en gang et verktøy for å vurdere høyskolemedarbeidere, har blitt en av demokratiets største trusler. Og hvem andre enn Jeff Bezos ville trodd online boksalg kunne bli til 150 milliarder dollar?

Så det høres ikke så sprøtt ut når Harpreet Sareen, en designer ved Massachusetts Institute of Technology Media Lab, sier at byene våre en dag kan være frodige med plante-robot-hybrider. Som en moderne Dr. Frankenstein - eller, eh, Plantenstein? — hans visjon er å gi planter et nytt liv.

Tast inn Elowan, et kybernetisk anlegg som ble avduket denne måneden av Sareen og teamet hans. Bundet av noen få ledninger og sølvelektroder beveger plante-robothybriden seg som svar på plantens lysbehov. Når lys skinner på bladene, fremkaller planten bioelektrokjemiske signaler, som elektrodene oppdager og overfører til den hjulgående roboten under. Roboten beveger seg deretter mot lyset.

Elowan er mer enn bare en plante på hjul. Sareen og kollegene hans hevder at prosjektet deres er et eksempel på delvis organiske, delvis kunstige enheter som kan bli mer vanlig i fremtiden. Mange av funksjonene vi finner i elektronikk - for eksempel evnen til å sanse omgivelser og vise data - fantes først i naturen. Og de er ofte mer effektive og motstandsdyktige i den naturlige verden, mindre utsatt for slitasje og miljøskader. Ved å identifisere og tolke hvordan planter fungerer, håper forskerne å gjøre dem til biohybrider som driver, overvåker og konvergerer med deres teknologiske omgivelser.

Dette er ikke det første plante-robot-partnerskapet vi har møtt. Vincross-sjef Sun Tianqi opprettet en robot som har i oppgave å holde en sukkulent i live ved å overvåke omgivelsene. Men Elowan er kanskje den mest interessante. Det tar partnerskapet ett skritt videre ved å koble anlegget direkte til maskinen.

Vi snakket med Sareen om prosjektet hans og hans visjon for en verden av kybernetiske planter. Dette intervjuet er redigert og komprimert for klarhet.

Digitale trender: Hva motiverte deg først til å bygge et cyborganlegg?

Harpreet Sareen: Jeg har vært interessert i to aspekter ved forskning rundt natur. Den ene er hvordan vi studerer evner i naturen for å drive våre fremtidige nye interaksjonsenheter. Akkurat nå bygger vi alt ut av den kunstige verden. Det er en veldig industriell måte å tenke på. Vi designer alt kunstig fra grunnen av.

I min forskning har jeg funnet mange muligheter vi kan bruke i den naturlige verden. For eksempel har planter faktisk elektriske signaler inni seg som ligner på kunstige kretsløp. Det inspirerte meg til å tenke på nye evner. Så jeg ønsket å vise hvordan det ville vært hvis planten hadde mobilitet eller kunne gå som et menneske, men kunne drives av selve planten.

Hvordan kan du oversette anleggets elektriske signaler til bevegelse?

Planter reagerer på mange miljøfaktorer. Om morgenen prøver for eksempel planter å orientere seg mot solen i øst. Ettersom solen fortsetter å bevege seg gjennom dagen, reorienterer de seg mer for å få maksimalt sollys. Så de reagerer på ting som lysforhold, tyngdekraftsendringer, urenheter i jorda og insekter som prøver å spise bladene deres. Når det skjer, prøver planten internt å kommunisere med sine andre organer. Den kommunikasjonen er et elektrisk signal. Det er faktisk et bioelektrokjemisk signal.

Med Elowan plasserte jeg kretser på anlegget for å lese disse signalene, og var i stand til å lese dem ved å bare berøre anlegget eller endre miljøet. Jeg oppdaget at signalene var veldig klare da jeg endret lysforholdene. For denne roboten har jeg satt opp lamper i begge retninger, som jeg slår av og på. Under overgangen produseres signalet og det signalet går til roboten for å trigge roboten til å bevege seg til venstre og høyre.

Din idé er da å bruke plantens innebygde fysiologi som et slags naturlig kretssystem. Og du vil erstatte kunstige kretsløp med naturlige.

På et bredere nivå er det det jeg har prøvd å kommunisere her. Men som interaksjonsdesigner er jeg fokusert på hvordan interaksjoner [mellom mennesker og maskiner] fungerer akkurat nå.

To ting skjer når vi bruker digitale enheter – sansing og visning. Når vi sitter foran en datamaskin, prøver datamaskinen nesten å sanse hva jeg vil gjøre, og den prøver å gi en utgang basert på det. Så er det display, som kommer ut som grensesnitt som vi ser i den digitale verden. Vi lager disse kunstige elektroniske enhetene for å føle og vise, men planter har allerede slike evner.

Planter er selvdrevne, selvregenererende og selvfabrikerende. De beveger seg og skifter farge. Bladene åpnes og lukkes og vokser. De kan tjene som inspirasjon for elektronikken vår. Planter kan være den beste typen elektronikk vi allerede har i miljøet, ting som vi bare kan strebe etter å lage kunstig. Siden vi ikke har vært i stand til å gjenskape dem, hvorfor ikke bare justere designene med naturen? Jeg tror fremtiden for interaksjonsdesign vil sette grensesnitt i naturen selv.

Hva er noen av de eksplisitte fordelene du ser ved å ha en hybridenhet i stedet for utelukkende syntetiske?

Vel, denne prosessen med å hybridisere med naturen ville være et paradigmeskifte som ville få oss til å tenke på hvordan vi designer fremtidige enheter. For eksempel absorberer planter kontinuerlig vann, som små motorer i miljøet. Planter åpner og lukker seg og fungerer som en skjerm. Hvis vi ser på disse egenskapene, kan vi begynne å bruke noen av dem og forvandle dem med elektroniske funksjoner, slik at vi ikke trenger å designe ting fra grunnen av.

Den andre fordelen er at i en tid med IOT og smarte miljøer har vi en tendens til å sette inn sensorer overalt, men det vil ikke være mulig å bygge alt effektivt med den skalaen vi tenker på fremtiden. Og hvis vi designer alt kunstig, kan vi sette ting inn i miljøet som også ødelegger miljøet, fordi de alle er laget av silisium eller mentalt. Så hvordan skalerer vi opp? Planter kan hjelpe oss med å svare på det spørsmålet.

Slik jeg ser det, hvis vi innretter oss etter disse naturlige evnene, kan vi prøve å være konvergent med naturen. Jeg kaller dette konvergent design. Akkurat nå er miljøtiltakene våre alltid på bakfoten. Vi sier: "Ok, nå som vi har ødelagt denne delen av miljøet, hvordan fikser vi det nå?" Ved å hybridisere med naturen og lage cyborgs vil vi ikke være passive i vår innsats. Vi kan være aktive og samkjøre vår teknologiske utvikling med naturen selv.

Hva slags enheter og infrastrukturdesign ser du for deg for denne hybridiserte fremtiden?

Mitt nåværende prosjekt heter Cyborg Botany. Akkurat nå bruker vi planter hovedsakelig som matvekster, men planter i noen asiatiske kulturer brukes også som ting som broer. De går fra den ene siden av elva til den andre siden og de brukes som en selvvoksende bro. Det er en applikasjon der du kan tenke på å lage arkitektur ut av et tre. Eller tenk på den naturlige motoren jeg nevnte. Planter kan bli overvåkingsplattformer der de kan overvåke vannkvalitet, toksisitet eller forurensning, og da trenger vi ikke bruke kunstige sensorer.

Andre applikasjoner kan koble seg til den digitale verden. Jeg jobber for tiden med en plante som kan styres med programvare, så du klikker på bladene til planten og bladene lukkes. Det blir en slags toveis kommunikasjon mellom anlegget og datamaskinen. Bladet fungerer som en skjerm.

Som levende organismer har planter sin egeninteresse og følger ikke alltid reglene vi har satt for dem. For eksempel vokser trerøtter gjennom betong eller busker vokser i takrenner. Så de kan faktisk være vanskeligere å ta vare på enn menneskeskapte enheter. Hva slags utfordringer møter du med cyborgplanter som ikke ville gjort det med syntetiske enheter?

Det er to prinsipper jeg har i dette prosjektet som kan gjøre ting vanskelig. Den ene er at planten ikke skal skades og den andre er at miljøet ikke skal skades. For eksempel, hvis jeg dyrker noe inne i planten eller hvis jeg gjør noe i miljøet, bør det ikke skade et dyr som kan komme rundt og spise det.

Det kan også være utfordrende å studere evner og tolke hva de betyr. Når jeg lytter til plantens elektriske signaler, må jeg kunne fortelle at ett signal skjedde fordi lyset slo seg på og et annet signal skjedde fordi jeg la noe i jorda. Basert på disse diskrete tolkningene, er jeg i stand til å virkelig studere et plantesystem og finne ut om dette er riktig type system å bruke for applikasjonen min.

Du verdsetter tydeligvis planter. Jeg er nysgjerrig på om du synes planter har handlekraft og om de kan føle glede og smerte?

Det er veldig viktig å nevne at planter ikke har nerver som mennesker har. Planter har ikke følelser, men de har evolusjonære signaler. De er systemer på et eller annet nivå. Jeg prøver å gjøre tolkninger av disse evolusjonære signalene, men de er ikke emosjonelle signaler. De er bare svar på miljøet. Men på slutten av dagen er de fortsatt levende systemer. Gjennom Elowan forsterker jeg det planten allerede ønsker å gjøre.

Redaktørenes anbefalinger

• Møt MIT-kunstneren som bygger med sopp og maler med svermer av droner
• Climeworks ønsker å rense atmosfæren med en flåte av støvsugere i bygningsstørrelse
• Lever vi i en simulering? Denne MIT-forskeren sier at det er mer sannsynlig enn ikke