プラントアイド - 百科事典

植物オイドとは、植物のように見える、行動する、そして成長するロボットまたは合成生物です。この概念は2010年に初めて科学的に発表されました（しかし、神経ネットワークで制御される同等のシステムのモデルは2003年にさかのぼりますが）、それ以来ほぼ理論的なものでありました。植物オイドは外見や行動、内部プロセスを通じて植物を模倣し（これにより植物が生存を維持したり、生存を確保するために機能します）、そのように設計されています。ヨーロッパ委員会用のプロトタイプは、以下の科学者たちのコンソーシアムによって開発されています：Dario Floreano、Barbara Mazzolai、Josep Samitier、Stefano Mancuso。

植物オイドは、自律的で専門化されたモジュールからなる固有の分散型アーキテクチャを統合しています。モジュールは根冠などの植物の部分にモデル化され、単純な群知能として通信します。このようなシステムは非常に堅牢で復元力を持つと考えられており、エネルギーの収穫と管理、集団的な環境意識など多くの機能が可能です。

SFにおいて、人間のようなロボット（アンドロイド）は比較的頻繁に登場し、動物のような生物形ロボットも時々登場しますが、植物オイドは非常に稀です。例外として、Ian McDonaldの小説「Hearts, Hands and Voices」（1992年、US：The Broken Land）やテレビシリーズ「Jikuu Senshi Spielban」があります。

システムとプロセス
植物と同様に、植物オイドはその根と附属部分（植物オイドの一部を投影する部分）を成長を促進する利点のある条件（例えば、日光、理想的な温度、水濃度が高い地域）に向かって位置付け、成長を妨げる要因から離れています。これは、そのセンサーからの情報と植物オイドがそれに応じて反応することを組み合わせて行われます。

= センサー =
柔軟な戦術的なセンサー（周囲の物理環境に基づいて情報を収集するデバイス）の使用により、植物オイドはその環境を通じてナビゲートできます。これらのセンサーは情報を植物オイドに伝達し、シグナルを生成します。コンピュータがキーボードからの情報を入力として取り込むように、これらのセンサーは植物オイドの根から障害物や興味のある単位（例えば、水の源）をスキャンします。植物オイドのプログラミングは、興味のある物体が有益かどうかを決定し、新しい情報に基づいて植物オイドの他の動ける部分に信号を送ります。これにより、植物の根が実際の植物に情報を伝えるのと同様に、植物オイドの動作が行われます。植物オイドには中央処理装置がなく、センサーは個別のコマンドセンターとして機能し、近くの根ユニットに相互作用する方向を提供します。これにより、複数のセンサーが同じ情報を取得し、複数の根ユニットが全体として動くことができます。

= 動作 =
センサーは植物オイドの擬似根に装着され、フィードバックに基づいて動作を支援し、植物の根のように機能します。植物オイドのセンサーからのシグナルにより、これらの構造は興味のある物体に向かってまたはそれから離れて動くことができます。これにより、根の構造が利用され、ロボットが根の動作を制御するためにスプリングとモーターの使用が行われます。モーターは根の主な制御であり、情報を取り込み、特定の方向に動作します。スプリングはモーターに装着され、柔軟性を提供し、ほぼどんな方向にも動く構造を形成します。植物オイドの根の動作から離れ、植物オイドの動作に焦点を当てた追加の動作形式が開発されています。2015年のBarbara Mazzolaiがイタリア工科研究所でリードしたGrowBotプロジェクトでは、植物オイドに触覚を模倣する形の移動手段が開発されています。これにより、植物オイドが適切な場所（栄養素や研究のために）に位置を移動できるようになります。この植物オイドの人工的な巻きひもには、布の層を通って水が流れるチューブがあり、水に混ぜられたイオンがこのチューブを通って流れます。チューブに電荷が送られると、イオンが布に付着し、巻きひもが巻き始めます。植物オイドの巻きひも開発により、未知または厳しい環境での動きやすさが向上します。

= アルゴリズム =
植物オイドは、根の動作からセンサーの多様性まで、さまざまな機能に対して特定のアルゴリズムでプログラムされています。植物オイドの機械的な手足はアルゴリズムとコーディングのみで動作し、個別の部分が植物オイドの環境に反応するように設計されています。植物のセンサーのアルゴリズムは、周囲の地域に存在する資源に関する情報を取り込み、植物オイドの先端に適切に動くように反応するように設計されています。プロジェクトは、根のアルゴリズムを研究し、根と植物オイドの他の部分との間での相互作用を増やすためのインターフェースを変更することに焦点を当てています。現在、他の付属部分、例えば植物オイドの体に吸収される材料に対するアルゴリズムの開発が進められています。

利用
植物オイドは、データ収集と環境への適応性を通じて人間に多様性を提供します。

= 監視 =
いくつかの植物オイドの実験では、自律的な操作と地下でのセンサーの使用により、土壌の質を探る興味があることが示されています。その自律的な性質により、研究者は一定期間にわたって土壌パターン、水が少ない地域や自然資源、土壌中の汚染を追跡できます。植物オイドを通じて土壌を監視することは、技術化されていない現在の土壌健康の追跡方法に対して利点を提供します。

= 探索 =
植物オイドの自律的な性質により、研究者がデータを収集する困難な厳しい環境（非常に冷たいまたは暖かい生息地）を探索できます。植物オイドの柔軟性とプログラミングにより、さまざまな環境への適応性が提供され、未探索の環境での宇宙探査に使用できる可能性があります。

= 研究 =
バイオロボティクスの分野では、植物オイドの根の行動は研究者に植物がユニットとして機能する方法と、個々のユニットが器官の機能をどのようにリードするかについての知識を提供します。デザインの改善と植物の行動の研究は、同じ行動を実装する他のバイオロボティクスの形式に進展をもたらすことができます。これらの新しい技術は、異なる情報源を使用し、それに応じて異なる反応を行うことができます。

プロトタイプ/プロジェクト
植物オイドの概念化以来、複数のプロジェクトがその設計と技術の研究と改善を行ってきました。

= STREP プロジェクト =
STREP 植物オイドプロジェクト（2012年5月1日から2015年4月30日）は、植物の機能の設計と理解に進展を遂げた初期のプロジェクトであり、植物の根の行動を研究し、根の機能の効率を模倣する技術を作成することを目指していました。このプロジェクトから、植物の根の行動や環境の刺激や有利な要素に対する反応についての理解が公表され、システムの異なる部分間の通信が技術（根冠と植物オイドに情報を伝達するセンサー）を通じて再現されました。このプロジェクトは、センサーが周囲の環境のより多くの要因を検出できるように次のプロジェクトで改善される技術に関するデータを提供しました。根の局所的な通信が研究され、これらの通信のパスウェイやデザインを最も良いように模倣する方法を理解しました。

= GrowBot プロジェクト =
GrowBot プロジェクト（2015年）は、人工的な巻きひもを持つ植物オイドのプロトタイプであり、外側の表面に握りつけることで移動性を提供します。このプロジェクトは、植物オイドが巻きひもを使用して刺激に向かって移動し、未知の環境をナビゲートするように設計され、技術を進化させることで重力に対して移動できるようにする希望がありました。GrowBot プロジェクトは、植物オイドが根だけでなく、刺激が発見された場合に全体として位置を移動できる能力を示しました。

= 植物オイド プロジェクト =
植物オイド プロジェクト（2016年）は、植物と根の能力をインスパイアして、栄養濃度や障害物との相互作用に対するフィードバックと反応を強調しました。このプロトタイプは、根がセンサーが拾った物体に基づいてどのように動くかを特定して再現しました。根に使用されるスプリングは、以前の植物オイドのモデルよりもより多くの自由度を提供し、モーターとアルゴリズムが組み合わさって、植物オイドが取得したフィードバックに効果的に反応するように設計されました。これらのセンサーの開発に伴い、植物オイドの根の周囲の物体（肯定的または否定的）に価値を置き、物体が肯定的と評価された場合には反応するように設計されたアルゴリズムが開発されました（根が物体に向かってまたはそれから離れて動く）。