원격 조종 동물

Remote control animal
실험용 쥐의 만성 피질하 전극 이식물로 뇌에 전기 자극을 전달하는데 사용됩니다.

원격 조종 동물은 인간에 의해 원격으로 조종되는 동물이다.어떤 어플리케이션들은 전극을 보통 동물 등에 업혀 다니는 수신기에 연결된 동물의 신경계에 이식해야 한다.그 동물들은 무선 신호의 사용으로 조종된다.전극은 마치 로봇을 조종하는 것처럼 동물을 직접 움직이는 것이 아니라, 인간 조작자가 원하는 방향이나 동작을 전달하고 동물이 이를 준수할 경우 동물의 보상 중심을 자극합니다.이것들은 때로 바이오 로봇이나 로보 애니멀이라고 불린다.그것들은 전자 장치와 유기 생명체를 결합하기 때문에 사이보그로 간주될 수 있다.필요한 수술과 관련된 도덕적, 윤리적 문제들 때문에, 특히 동물 복지와 동물의 권리와 관련하여 원격 조종 동물의 사용을 목표로 하는 비판이 있어왔다.동물을 제어하기 위해 초음파로 뇌를 자극하는 유사한 비침습적 응용 프로그램이 보고되었다.일부 응용 프로그램(주로 개에게 사용됨)은 동물의 움직임을 제어하기 위해 진동이나 소리를 사용합니다.

몇몇 종의 동물들이 원격 조종에 성공했다.여기에는 나방,[1] 딱정벌레, 바퀴벌레,[2][3] 쥐,[4] 개상어,[5] 쥐[6],[6] 비둘기 등이 포함된다.

원격 조종 동물은 수색 및 구조 작업이나 다양한 다른 용도로 작업 동물로 지시되고 사용될 수 있습니다.

포유동물

쥐

몇몇 연구는 쥐의 뇌에 이식된 미세 전극을 사용하여 쥐의 원격 조종을 조사했고 쥐의 보상 센터를 자극하는 데 의존했다.좌우 수염에서 얼굴 감각 정보를 전달하는 시상 복측 후측핵에 2개, 쥐의 보상 과정에 관여하는 내측 전뇌다발에 3개 전극을 이식한다.이 세 번째 전극은 쥐가 왼쪽이나 오른쪽으로 올바르게 움직일 때 뇌에 보람 있는 전기 자극을 주기 위해 사용됩니다.훈련 중에 조작자는 쥐의 왼쪽 또는 오른쪽 전극을 자극하여 마치 장애물과 접촉한 것처럼 해당 수염 세트를 "느끼게" 합니다.그 후 쥐가 올바른 반응을 보이면 조작자는 쥐에게 [4]세 번째 전극을 자극하여 보상을 한다.

2002년, 뉴욕 주립 대학의 과학자 팀은 500미터 떨어진 노트북에서 쥐를 원격 조종했다.쥐들은 좌회전 또는 우회전하고, 나무와 사다리를 오르고, 잔해 더미를 항해하고, 다른 높이에서 뛰어내리도록 지시받을 수 있다.그것들은 심지어 쥐들이 보통 피하는 밝은 빛으로 빛나는 지역으로 명령을 내릴 수도 있다.이 쥐들이 재난 [4][7][8]지역에 갇힌 사람들에게 카메라를 나르는 데 사용될 수 있다는 주장이 제기되었다.

2013년, 연구원들은 200미터의 자유로밍 쥐를 원격 조종하는 무선 원격 측정 시스템의 개발을 보고했다.쥐가 착용하는 백팩에는 메인보드와 FM 송수신기가 있어 2상 미세전류 펄스를 발생시킬 수 있다.시스템의 모든 컴포넌트는 시판되고 있으며 크기(25 x 15 x 2 mm)와 중량(10 g 배터리 [9]포함)을 줄이기 위해 표면 마운트 장치를 사용하여 제작됩니다.

윤리와 복지에 관한 문제

이러한 연구의 윤리에 대한 우려가 제기되어 왔다.심지어 이 연구의 선구자 중 한 명인 산지브 탈와르는 "이것이 받아들여질 수 있는 것인지 아닌지를 보기 위해 광범위한 논쟁이 있을 것이다" 그리고 "내가 [10]부인할 수 없는 몇 가지 윤리적 문제들이 여기에 있다"고 말했다.다른 곳에서 그는 "그 생각은 좀 [4]섬뜩하게 들린다"고 말한 것으로 전해졌다.어떤 사람들은 살아있는 생명체를 인간의 직접적인 지휘하에 두는 것에 반대한다."놀랍고, 인간이 어떻게 다른 종들을 창조하는지를 보여주는 또 다른 사례입니다,"라고 동물 기반 [4]연구에 자금을 대는 영국 허트포드셔에 있는 닥터 하드웬 트러스트의 길 랭글리는 말한다.럿거스 로스쿨의 동물복지법 전문가인 게리 프랜시온은 쥐가 누군가의 [4]통제 하에 운영되고 있기 때문에 "그 동물은 더 이상 동물로서 기능하지 않는다"고 말한다.그리고 그 자극이 쥐에게 행동을 하도록 강요하는 것인지 아니면 보상을 주는 것인지를 넘어서는 것이다."이러한 전극을 이식하는 데 불편함이 있을 것입니다."라고 그는 말합니다. 이는 정당화하기 어려울 수 있습니다.탈워는 이 동물의 "토종 지능"이 어떤 지시를 수행하는 것을 막을 수 있지만 충분한 자극이 있으면 이러한 망설임은 때때로 극복될 수 있지만 때로는 [11]극복하지 못한다고 말했다.

비침습적 방법

하버드 대학의 연구원들은 인간과 스프래그-다울리 쥐 사이에 뇌 대 뇌 인터페이스 (BBI)를 만들었다.단순히 적절한 생각을 하는 것만으로 BBI는 인간이 쥐의 꼬리를 조종할 수 있게 해준다.사람은 뇌파 기반의 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI)를 착용하고 마취된 쥐는 집중 초음파(FUS) 컴퓨터-뇌 인터페이스(CBI)를 갖추고 있다.FUS는 초음파 신호(350kHz 초음파 주파수, 톤버스트 지속시간 0.5ms, 펄스 반복주파수 1kHz, 300ms 지속시간)를 이용해 쥐 뇌의 특정 뉴런 영역을 자극할 수 있는 기술이다.FUS의 주요 장점은 대부분의 뇌 자극 기법과 달리 비침습적이라는 것입니다.인간이 컴퓨터 화면에서 특정 패턴(스트로브 빛 깜박임)을 볼 때마다 BCI는 쥐의 CBI에 명령을 전달하고, 이는 초음파가 꼬리 움직임을 담당하는 쥐의 운동 피질 영역으로 전송되도록 합니다.연구진은 인간의 BCI는 94%의 정확도를 가지고 있으며, 인간이 화면을 보고 쥐의 [12][13]꼬리를 움직일 때까지 보통 1.5초 정도 걸린다고 보고했습니다.

쥐를 비침습적으로 제어하는 또 다른 시스템은 뒷면에 초음파, 표피, LED 광자극기를 사용한다.시스템은 지정된 전기 자극을 쥐의 청각, 통증 및 시각에 각각 전달하라는 명령을 수신합니다.세 가지 자극은 쥐 [14]항법 수술에서 그룹으로 작용합니다.

다른 연구자들은 쥐의 인간 원격 제어를 없애고 대신 일반 회귀 신경 네트워크 알고리즘을 사용하여 인간 [15]작동 제어를 분석하고 모델링했습니다.

개들

개는 재난 구조, 범죄 현장, 전쟁터에서 종종 쓰이지만, 조련사의 명령을 듣는 것이 항상 쉬운 것은 아니다.마이크로프로세서, 무선무선, GPS 수신기 및 자세 및 방향기준시스템(주로 자이로스코프)을 포함한 명령 모듈을 개에 장착할 수 있다.명령 모듈은 진동 또는 소리 명령(핸들러가 무선을 통해 전달)을 도그에 전달하여 도그를 특정 방향으로 유도하거나 특정 동작을 수행합니다.제어 시스템의 전체 성공률은 86.6%[7]입니다.

마우스

뇌 이식을 이용한 비둘기의 원격 조종을 개발한 연구진은 2005년 [6]쥐를 대상으로 이와 유사한 실험을 성공적으로 수행했다.

무척추동물

1967년, Franz Huber는 곤충의 뇌에 전기 자극을 개척했고 버섯의 신체 자극이 이동 [16]억제를 포함한 복잡한 행동을 유발한다는 것을 보여주었다.

바퀴벌레

미국에 본사를 둔 회사 백야드 브레인스는 "세계 최초의 상업용 사이보그"라고 부르는 원격 조종 바퀴벌레 키트인 "로보 로치"를 출시했습니다.이 프로젝트는 2010년 미시간[17] 대학 생물의학 전공 학생 시니어 디자인 프로젝트로 시작되었으며 2011년 [18]2월 25일 베타 제품으로 출시되었습니다.RoboRoach는 TED Global [19]컨퍼런스에서 TED 토크를 통해 정식 제작되었으며,[20] 2013년 크라우드 소싱 웹사이트 Kickstarter를 통해 학생들이 마이크로 자극을 사용하여 블루투스 지원 스마트폰을 사용하여 걷는 바퀴벌레(좌우)의 움직임을 순간적으로 제어할 수 있습니다.로보로치는 동물의 원격 조종을 위해 일반 대중이 이용할 수 있는 최초의 키트였으며 신경과학에 [19]대한 관심을 촉진하기 위한 교육 보조 도구로서 미국 국립 정신 건강 연구소의 자금 지원을 받았다.이러한 자금은 로보로치 미세 자극과 인간의 파킨슨병(심부 뇌 자극)과 난청(코클리어 이식) 치료에 사용되는 미세 자극 간의 유사성 때문이다.RSPCA와[21] PETA를[22] 포함한 몇몇 동물 복지 단체들은 이 프로젝트에서 동물의 윤리와 복지에 대해 우려를 표명했다.

North Carolina State University의 또 다른 그룹은 리모컨 바퀴벌레를 개발했다.NCSU의 연구원들은 Xbox Kinect로 바퀴벌레의 위치를 추적하면서 바퀴벌레가 따라갈 수 있는 길을 프로그래밍했다.시스템은 바퀴벌레가 정해진 경로를 [23]유지하도록 자동으로 바퀴벌레의 움직임을 조절했다.

딱정벌레류

Zophobas morio[24](왼쪽)와 Mecynorhina torquata[25](오른쪽)를 기반으로 개발된 사이보그 딱정벌레

2009년, 국방고등연구계획국(DARPA)의 자금 지원을 받는 실험 중에 코티너스 텍사나 및 훨씬 더 큰 메키노르히나 토르카타 딱정벌레의 비행 움직임을 원격 조종하는 것이 달성되었습니다.전자제품과 배터리의 무게는 메키노르히나만이 무선 조종하에서 자유롭게 비행할 수 있을 정도로 강하다는 것을 의미했다.곤충의 시신경엽에 보내진 특정한 일련의 맥박이 곤충이 도망치도록 부추겼다.평균 비행시간은 45초였지만 한 번은 30분 이상 지속됐다.한 번의 맥박이 딱정벌레를 다시 착륙시켰다.기저부 비행근육의 자극은 컨트롤러가 곤충의 왼쪽 또는 오른쪽으로 방향을 잡을 수 있게 했지만, 이는 75%의 자극에서만 성공적이었다.각각의 기동 후에, 딱정벌레는 재빨리 몸을 바로 세우고 계속해서 지상과 평행하게 날았다.2015년, 연구원들은 날개를 접는 [26][27]근육에 가해지는 펄스 트레인을 변경함으로써 비행 중 딱정벌레의 조종을 미세 조정할 수 있었다.최근 싱가포르 난양공대 과학자들은 길이가 2cm에서 2.5cm이고 무게는 전자 배낭과 배터리를 [24][28]포함하여 1g에 불과한 작은 거무스름한 딱정벌레(Zophobas morio)를 타고 천천히 뒤돌아가는 것을 시연했다.이 딱정벌레가 수색과 구조 임무에 사용될 수 있다는 주장이 제기되었지만, 현재 이용 가능한 배터리, 태양 전지, 그리고 움직임으로부터 에너지를 모으는 압전기는 전극과 무선 송신기를 오래 [1][29]작동시키기 위한 충분한 전력을 제공할 수 없다는 것이 지적되었다.

나방류

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드로소필라속

Drosophila를 사용한 작업은 자극적인 전극을 사용하지 않고 레이저 빔을 사용하여 미리 지정된 Drosophila 뉴런의 활동 전위를 발생시키는 3부 원격 제어 시스템을 개발했습니다.원격 제어 시스템의 중심 구성요소는 ATP에 의해 게이트된 리간드 게이트 이온 채널입니다.ATP가 가해지면 외부 칼슘의 흡수가 유도되고 활동전위가 발생한다.원격조종 시스템의 나머지 두 부분은 파리의 단순한 눈을 통해 중추신경계에 주입되는 화학적으로 케이지된 ATP와 주입된 ATP의 노화를 해제할 수 있는 레이저 빛이다.곤충의 거대한 섬유 시스템은 곤충의 비행을 자극하고 근육을 점프시킬 수 있는 뇌의 한 쌍의 큰 인터뉴런으로 구성되어 있습니다.200ms의 레이저 빛 펄스는 파리의 60% – 80%에서 점프, 날개 펄핑 또는 기타 비행 움직임을 유발했다.이 주파수는 거대 섬유 시스템의 직접 전기 자극으로 관찰된 주파수보다 낮지만, 소등 [16]자극과 같은 자연 자극에 의해 도출된 주파수보다 높다.

물고기.

상어

가시가 많은 개복치 상어는 상어의 뇌 깊숙이 전극을 수조 밖의 원격 제어 장치에 이식하여 원격 조종을 해왔다.전류가 전선을 통과하면 상어의 후각을 자극해 마치 바다에서 피를 향해 움직이는 것처럼 동물이 회전한다.강한 전기 신호(더 강한 냄새를 모방하는 것)는 상어가 더 날카롭게 방향을 틀도록 합니다.한 연구는 DARPA([30]Defense Advanced Research Projects Agency)로부터 60만달러의 보조금을 지원받고 있습니다.그러한 상어들이 폭발물을 탐지하는 센서나 첩보 사진을 기록하는 카메라로 적대적인 바다를 수색할 수 있다는 주장이 제기되어 왔다.군대 밖에서는 비슷한 센서가 기름 유출을 감지하거나 자연 서식지에서 상어의 행동에 대한 데이터를 수집할 수 있다.원격조종 상어들과 함께 일하는 과학자들은 그들이 정확히 어떤 뉴런을 자극하는지 확신하지 못하고, 따라서 그들이 상어의 방향을 항상 안정적으로 통제할 수 없다는 것을 인정한다.상어들은 약간의 훈련을 받은 후에만 반응하고, 어떤 상어들은 전혀 반응하지 않는다.이 연구는 원격조종 인간이나 미친 사이보그 상어가 [5]나오는 공포영화를 암시하는 블로거들의 항의를 촉발시켰다.

또 다른 기술은 상어의 코에 부착된 작은 기구들을 사용하는 것이었는데,[7] 이 기구들은 필요에 따라 오징어 즙을 내보낸다.

파충류

거북이

원격조종 거북이의 영상

국내 연구진이 완전히 비침습적인 스티어링 시스템을 이용해 거북이의 움직임을 원격 조종했다.붉은귀테라핀(Tracemys Scripta Elegants)은 거북이의 자연 장애물 회피 행동을 조작함으로써 특정한 경로를 따르도록 만들었다.만약 이 거북이들이 어떤 것이 한 방향으로 그들의 길을 막고 있는 것을 감지하면, 그들은 그것을 피하기 위해 움직인다.연구원들은 거북이에 검은색 반쪽 원통을 부착했다."방문자"는 거북이의 뒷부분 주위에 위치했지만, 마이크로컨트롤러와 서보모터를 사용하여 왼쪽이나 오른쪽으로 회전시켜 거북이의 한쪽 시야를 부분적으로 차단했습니다.이것은 거북이가 그 쪽에 피해야 할 장애물이 있다고 믿게 했고, 그래서 거북이가 다른 [7]방향으로 움직이도록 격려했다.

도마뱀붙이류

어떤 동물들은 그들의 몸 전체가 아닌 몸의 일부를 원격으로 조종해 왔다.중국의 연구원들은 미세한 스테인리스 전극을 통해 도마뱀붙이의 중간뇌를 자극하고 자극하는 동안 도마뱀붙이의 반응을 관찰했다.척추 굽힘 및 사지 움직임과 같은 운동 반응은 중간뇌의 다른 깊이에서 도출될 수 있다.배측피개부 자극은 반대쪽 척추 [31]굽힘을 유도하고, 배측피개부 자극은 반대쪽 척추 굽힘을 유도했다.

새들

비둘기

2007년 중국 동부 산둥(山東)과기대 연구진은 비둘기의 뇌에 마이크로 전극을 이식해 비둘기를 오른쪽이나 왼쪽,[6] 위나 아래로 원격 조종할 수 있도록 했다.

용도 및 정당성

원격조종 동물은 몇 가지 잠재적인 용도가 있는 것으로 간주되며, 위험한 상황에서 인간의 필요성을 대체한다.추가 전자기기를 장착하면 적용 범위가 더욱 넓어진다.건물 붕괴 후 생존자를 찾을 때 카메라와 다른 센서를 장착한 작은 생물들이 유용하게 쓰이고 있으며 바퀴벌레나 쥐는 작고 [3][4]잔해에 가라앉을 정도로 기동성이 있다.

원격 조종 동물을 군사적으로 사용하는 것이 여러 가지 제안되어 왔으며,[4][5] 특히 감시 분야에서 그러하다.원격조종 개복치 상어는 군용 [5]돌고래의 사용에 대한 연구에 비유되어 왔다.또한 원격조종 쥐를 [4]지뢰 제거에 사용할 수 있다는 제안도 제기되었다.다른 제안된 적용 분야로는 해충 방제, 지하 구역 지도 제작, [4][5]동물 행동 연구 등이 있다.

통제된 동물과 동일한 동작을 수행할 수 있는 로봇의 개발은 기술적으로 어렵고 비용이 [4]많이 든다.비행은 허용 가능한 페이로드와 비행 기간을 가지고 있는 동안 복제하기가 매우 어렵다.곤충을 이용하고 그들의 타고난 비행 능력을 사용하면 [29]성능이 크게 향상됩니다.따라서 "비싸고 유기적인 대체품"의 가용성은 현재 이용할 [4]수 없는 작고 제어 가능한 로봇 개발을 가능하게 한다.

유사한 응용 프로그램

어떤 동물들은 원격으로 조종되지만, 왼쪽이나 오른쪽으로 움직이도록 지시받는 대신, 그 동물은 앞으로 나아가는 것을 방해받거나 다른 방식으로 그것의 행동을 수정한다.

쇼크 칼라

쇼크 목걸이를 한 개
주요 기사:쇼크 칼라

쇼크 칼라는 도그 칼라에 내장된 무선 제어 전자 장치를 통해 개의 목이나 다른 신체 부위에 다양한 강도와 지속 시간의 전기 충격을 전달합니다.일부 칼라 모델에는 충격에 대한 대안으로 또는 충격과 함께 톤 또는 진동 설정이 포함되어 있습니다.쇼크 칼라는 현재 즉시 사용할 수 있으며 행동 수정, 복종 훈련, 애완 동물 격납뿐만 아니라 군대, 경찰 및 복무 훈련에서도 다양한 용도로 사용되고 있습니다.다른 동물들도 비슷한 시스템을 사용할 수 있지만, 가장 일반적인 것은 가축 개들을 위해 고안된 목걸이이다.

쇼크 칼라의 사용은 논란의 여지가 있으며 안전성과 효능에 대한 과학적 근거는 [citation needed]엇갈리고 있다.일부 국가는 사용 금지 또는 규제를 제정했다.일부 동물 복지 단체들은 그들의 사용을 경고하거나 그들의 사용이나 판매 [citation needed]금지를 적극적으로 지지한다.일부는 그들의 판매에 제한을 두기를 원한다.몇몇 전문 개 조련사와 그들의 단체는 그들의 사용을 반대하고 일부는 그들을 지지한다.이들의 사용에 대한 지지와 일반 대중들의 금지 요구는 엇갈리고 있다.

보이지 않는 울타리

주요 기사:애완동물 울타리

2007년, 영연방 과학 산업 연구 기구의 과학자들은 국경 없는 보빈즈라는 이름의 프로젝트에서 위성 측위 시스템(GPS)을 사용하여 "보이지 않는 울타리"를 개발했다고 보고되었다.이 시스템은 소가 가상 경계에 가까워질 때 소리를 내는 배터리로 작동하는 칼라를 사용한다.소가 너무 가까이에서 배회하면 목걸이에서 경고음이 난다.만약 이것이 계속된다면, 소는 250 밀리와트의 전기 충격을 받는다.경계는 GPS에 의해 그려지고 컴퓨터상의 선으로만 존재합니다.전선이나 고정 송신기는 전혀 없습니다.소들은 경고음을 듣고 물러서는 법을 배우는 데 한 시간도 걸리지 않았다.과학자들은 상업용 유닛이 최대 10년까지 [32]떨어져 있다고 지적했다.

또 다른 형태의 보이지 않는 울타리는 "울타리"에 갇힌 동물들이 착용한 충격 칼라를 작동시키기 위해 무선 신호를 보내는 매설된 철사를 사용한다.시스템은 3개의 신호로 동작.첫 번째는 시각적인 것(울타리 둘레에 간격을 두고 흰 플라스틱 깃발)이고, 두 번째는 들리는 것(울타리를 찬 동물이 매설된 케이블에 접근할 때 목덜미가 소리를 내는 것), 그리고 마지막으로 그들이 [33]울타리에 도달했음을 나타내는 감전이 있다.

보이지 않는 다른 울타리는 무선이다.매설된 와이어를 사용하는 대신 중앙 유닛에서 무선 신호를 방출하고, 동물이 유닛에서 특정 반경 이상으로 이동할 때 활성화됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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