リモコン動物

リモートコントロール動物は、人間によって遠隔操作される動物です。用途によっては、動物の神経系に電極を埋め込み、動物の背中に通常搭載されている受信機に接続する必要があります。動物は無線信号を使用して操作されます。電極は、ロボットを操作する場合のように動物を直接動かすのではなく、人間の操作者が望む方向や動作を信号で伝え、動物がそれに従うと動物の報酬中枢を刺激します。これらはバイオロボットまたはロボ動物と呼ばれることもあります。電子機器と有機生命体が組み合わさっているためサイボーグであると考えられるため、サイボーグ動物またはサイボーグ昆虫と呼ばれることもあります。

必要な手術や、それに伴う道徳的・倫理的問題のため、特に比較的知能が高く複雑な動物が使用される場合、動物福祉や動物の権利に関して、遠隔操作動物の使用に対して批判が寄せられてきました。非侵襲的な用途には、動物を制御するために超音波で脳を刺激することが含まれます。一部の用途（主に犬用）では、振動や音を使用して動物の動きを制御します。

いくつかの動物種が遠隔操作に成功している。これには 蛾^[1]、^{[2 ]} 甲虫^[3] ゴキブリ[ ^4]、^{[5] [6]} ネズミ^[7] サメ[ ^8] マウス^[9]ハト^[9]などが含まれる。

遠隔操作動物は、捜索救助活動、秘密偵察、危険地域でのデータ収集、その他さまざまな用途 に使用され、作業動物として指示することができます。

いくつかの研究では、ラットの脳に埋め込まれた微小電極を使用してラットを遠隔操作する方法について調査しており、ラットの報酬中枢を刺激することに頼っています。埋め込まれる電極は 3 つで、2 つは視床の腹側後外側核に埋め込まれ、左右のヒゲから顔の感覚情報を伝達し、3 つ目はラットの報酬プロセスに関与する内側前脳束に埋め込まれます。この 3 つ目の電極は、ラットが左または右に正しく移動したときに、脳に報酬となる電気刺激を与えるために使用されます。トレーニング中、操作者はラットの左または右の電極を刺激して、障害物に接触したかのように、対応するヒゲのセットに「触れた」と感じさせます。その後ラットが正しい反応をすると、操作者は 3 つ目の電極を刺激してラットに報酬を与えます。^[7]

2002年、ニューヨーク州立大学の科学者チームは、最大500メートル離れた場所からラップトップからネズミを遠隔操作した。ネズミは、左または右に曲がったり、木やはしごを登ったり、瓦礫の山を通り抜けたり、さまざまな高さから飛び降りたりするよう指示を受けることができた。ネズミが通常は避ける明るい場所へも行くよう指示することができた。災害地帯に閉じ込められた人々にカメラを届けるためにネズミを利用できる可能性が示唆されている。^{[7] [10] [11]}

2013年、研究者らは、200メートルの範囲で自由に歩き回るネズミを遠隔操作する無線テレメトリーシステムの開発を報告した。ネズミが背負うバックパックには、メインボードとFM送受信機が搭載されており、二相性の微小電流パルスを生成できる。システム内のすべてのコンポーネントは市販されており、表面実装デバイスで製造されているため、サイズ（25 x 15 x 2 mm）と重量（バッテリー込みで10g）が小さくなっている。^[12]

こうした研究の倫理性について懸念が高まっている。この研究分野の先駆者の一人であるサンジブ・タルワール氏でさえ、「これが受け入れられるかどうかについては、幅広い議論が必要になるだろう」と述べ、「ここには否定できない倫理的問題がある」と述べている。^[13]また別のところでは、彼は「この考えはちょっと不気味に聞こえる」と述べている。^[7]生き物を人間の直接の指揮下に置くという考えに反対する人もいる。「これはぞっとする話で、人間が他の種を道具として利用しているもう一つの例だ」と、動物を使った研究の代替案に資金を提供しているハートフォードシャー（英国）のドクター・ハドウェン・トラストのギル・ラングレー氏は述べている。 ^[7]ラトガース大学ロースクールの動物福祉法の専門家であるゲイリー・フランシオーネ氏は、ネズミが誰かの支配下で動いているため、「動物はもはや動物として機能していない」と述べている。^[7]そして問題は、刺激がラットに行動を強いる、または報いるかどうかという問題を超えている。「これらの電極を埋め込むには、ある程度の不快感があるはずだ」と彼は言うが、それを正当化するのは難しいかもしれない。タルワールは、動物の「生来の知性」が、いくつかの指示の実行を止めることができるが、十分な刺激があれば、このためらいは克服できることもあるが、時には克服できないこともあると述べた。^[14]

ハーバード大学の研究者らは、人間とSDラットの間に脳間インターフェース（BBI）を開発した。適切な考えを思い浮かべるだけで、BBIにより人間はラットの尻尾を制御できる。人間はEEGベースの脳コンピューターインターフェース（BCI）を装着し、麻酔をかけたラットは集束超音波（FUS）コンピューター脳インターフェース（CBI）を装着する。FUSは、研究者らが超音波信号（350kHzの超音波周波数、0.5msのトーンバースト持続時間、1kHzのパルス繰り返し周波数、300msの持続時間で与えられる）を使用してラットの脳の特定のニューロン領域を刺激することを可能にする技術である。FUSの主な利点は、ほとんどの脳刺激技術とは異なり、非侵襲性であることだ。人間がコンピュータ画面上の特定のパターン（ストロボライトの点滅）を見るたびに、BCIはラットのCBIにコマンドを伝え、ラットの尾の動きを司る運動皮質の領域に超音波を照射します。研究者らは、人間のBCIの精度は94％であり、人間が画面を見てからラットの尾が動くまでには通常約1.5秒かかると報告しています。^{[15] [16]}

ラットを非侵襲的に制御する別のシステムでは、背中に超音波、表皮、LED光刺激装置を使用します。このシステムは、ラットの聴覚、痛覚、視覚にそれぞれ特定の電気刺激を与えるコマンドを受信します。3つの刺激は、ラットのナビゲーションのためにグループで機能します。^[17]

他の研究者は、人間によるラットの遠隔操作を廃止し、代わりに一般回帰ニューラルネットワークアルゴリズムを使用して人間の操作の制御を分析およびモデル化しています。^[18]

犬は災害救助や犯罪現場、戦場でよく使われるが、犬が飼い主の指示を聞き取るのは必ずしも容易ではない。マイクロプロセッサ、無線、GPS受信機、姿勢・方位基準システム（基本的にはジャイロスコープ）を搭載したコマンドモジュールを犬に装着することができる。コマンドモジュールは、飼い主が無線で伝える振動や音のコマンドを犬に伝え、犬を特定の方向に誘導したり、特定の行動をとらせたりする。制御システムの全体的な成功率は86.6％である。^[10]

脳インプラントを使用したハトの遠隔操作の開発を担当した研究者は、2005年にマウスで同様の実験を成功させました。^[9]

1967年、フランツ・フーバーは昆虫の脳への電気刺激を開発し、キノコ体の刺激が運動の抑制を含む複雑な行動を引き起こすことを示しました。 ^[19]

ロボローチ

米国を拠点とするBackyard Brains社は、同社が「世界初の市販サイボーグ」と呼ぶ遠隔操作ゴキブリキット「RoboRoach」を発売した。このプロジェクトは、 2010年にミシガン大学の生物医学工学部の学生によるシニアデザインプロジェクトとして始まり^[20]、2011年2月25日にベータ製品として発売された^。[21] RoboRoachは、 TED GlobalカンファレンスでのTEDトーク^[22]と、 2013年のクラウドソーシングウェブサイトKickstarter ^[23]を通じて正式に生産が開始された。このキットにより、学生はBluetooth対応のスマートフォンをコントローラーとして使用し、微小刺激を使用して歩くゴキブリの動き（左右）を瞬間的に制御できる。RoboRoachは、動物を遠隔操作するために一般公開された最初のキットであり、米国立精神衛生研究所の資金提供を受け、神経科学への関心を高めるための教材として使用されるデバイスとして開発された。^[22]この資金援助は、ロボローチの微小刺激と、人間のパーキンソン病（脳深部刺激）や難聴（人工内耳）の治療に用いられる微小刺激との類似性によるものである。RSPCA ^[24]やPETA ^{[25]を含むいくつ}かの動物福祉団体は、このプロジェクトにおける動物の倫理と福祉について懸念を表明している。

ノースカロライナ州立大学

ノースカロライナ州立大学の別のグループは、遠隔操作ゴキブリを開発した。ノースカロライナ州立大学の研究者は、 Xbox Kinectで位置を追跡しながらゴキブリがたどる経路をプログラムした。システムはゴキブリの動きを自動的に調整し、指定された経路にとどまるようにした。^[26]

ロボバグ

2022年、理化学研究所の科学者が率いる研究者らは、太陽光のもとへ移動（または移動）して充電すると機能する遠隔操作サイボーグゴキブリの開発を報告した。これらは、例えば、危険区域の検査や、災害現場でアクセスが困難な瓦礫の下にいる人間を素早く見つけるなどの目的で使用できる可能性がある。^{[27] [6]}

2009年、国防高等研究計画局（DARPA）の資金提供を受けた実験で、コチナス・テキサナとはるかに大きいメキノリナ・トルクァタの飛行動作の遠隔操作が達成された。電子機器とバッテリーの重量のため、無線操作で自由に飛行できるほど強力だったのはメキノリナだけだった。昆虫の視葉に送られた特定の一連のパルスが、昆虫に飛行を促した。飛行の平均時間はわずか45秒だったが、1回は30分以上続いた。1回のパルスで昆虫は再び着地した。基底飛行筋を刺激することで、コントローラーは昆虫を左右に向けることができたが、これは刺激の75％でしか成功しなかった。各操作の後、甲虫はすぐに姿勢を立て直し、地面と平行に飛行を続けた。2015年、研究者らは、翼を折りたたむ筋肉に適用されたパルス列を変更することで、飛行中の甲虫の操縦を微調整することができた。^{[30] [31]}最近、シンガポールの南洋理工大学の科学者たちは、体長2cm～2.5cm、電子バックパックとバッテリーを含めて重さわずか1gの小さなコガネムシ（Zophobas morio）が段階的に方向転換したり後進したりすることを実証した。 ^{[28] [32]このコガネムシは捜索救助任務に使用できると示唆されているが、動きからエネルギーを採取する現在利用可能なバッテリー、太陽電池、}圧電素子では、電極と無線送信機を長時間作動させるのに十分な電力を供給できないことが指摘されている。^{[3] [33]}

• アナンサスワミ、アニル (2012 年 2 月 8 日)。「神経プローブが飛行中のサイボーグ蛾を制御」。ニューサイエンティスト。
• コックスワース、ベン (2014 年 8 月 20 日)。「科学者が遠隔操作サイボーグ蛾を開発」。ニューアトラス。
• 「遠隔操作されるゴキブリと蛾」。今日の昆虫学。アメリカ昆虫学会。2013 年 8 月 28 日。

ショウジョウバエを使った研究では、刺激電極を使わず、レーザー光線を使って事前に指定されたショウジョウバエのニューロンに活動電位を引き起こす 3 部構成の遠隔制御システムが開発されました。遠隔制御システムの中心となるコンポーネントは、ATP によって制御されるリガンド依存性イオン チャネルです。ATP が適用されると、外部カルシウムの取り込みが誘導され、活動電位が生成されます。遠隔制御システムの残りの 2 つの部分は、化学的にケージ化された ATP (ハエの単眼を通して中枢神経系に注入されます) と、注入された ATP のケージを解除できるレーザー光です。昆虫の巨大繊維システムは、脳内の 1 対の大型介在ニューロンで構成されており、昆虫の飛翔筋と跳躍筋を刺激することができます。200 ミリ秒のレーザー光パルスは、ハエの 60%～80% で跳躍、羽ばたき、その他の飛翔動作を引き起こしました。この周波数は巨大繊維系への直接的な電気刺激で観察される周波数よりも低いが、消灯刺激などの自然刺激によって引き起こされる周波数よりも高い。^[19]

アブラザメは、水槽の外にある遠隔操作装置に接続する電極をサメの脳の奥深くに埋め込むことで遠隔操作されている。電流がワイヤーに流れると、サメ​​の嗅覚が刺激され、海中で血に向かって移動するのと同じようにサメが向きを変える。より強い電気信号（より強い匂いを模倣）は、サメをより鋭く方向転換させる。ある研究は、国防高等研究計画局（DARPA）から60万ドルの助成金を受けている。^[34]このようなサメは、爆発物を検知するセンサーや諜報写真を記録するカメラを使って危険な海域を探索できると示唆されている。軍以外では、同様のセンサーで石油流出を検知したり、自然の生息地でのサメの行動に関するデータを収集したりできる。遠隔操作サメを研究している科学者は、どのニューロンを刺激しているのか正確にはわからないと認めており、そのため、サメの方向を常に確実に制御できるわけではない。サメはある程度の訓練を受けた後にのみ反応し、全く反応しないサメもいる。この研究は、遠隔操作された人間や狂ったサイボーグサメが餌を奪い合うホラー映画をほのめかすブロガーからの抗議を引き起こした。^[8]

代替技術としては、サメの鼻に小さな装置を取り付け、要求に応じてイカ汁を放出するという方法があった。^[10]

韓国の研究者は、完全に非侵襲的な操縦システムを使用して、カメの動きを遠隔操作しました。ミシシッピアカミミガメ( Trachemys scripta elegans ) は、カメの自然な障害物回避行動を操作することで、特定の経路をたどるように作られました。これらのカメは、一方向に何かが進路を遮っていることを感知すると、それを避けるために動きます。研究者は、カメに黒い半円筒を取り付けました。「バイザー」はカメの後ろの端に配置されていましたが、マイクロコントローラーとサーボモーターを使用して左右に回転し、カメの片側の視界を部分的に遮りました。これにより、カメはその側に回避する必要がある障害物があると信じ、カメが反対方向に動くように促されました。^[10]

動物の中には、全身ではなく体の一部を遠隔操作できるものもある。中国の研究者らは、ステンレス鋼の微小電極を介してヤモリ（G. gecko ）の中脳を刺激し、刺激中のヤモリの反応を観察した。脊柱の屈曲や四肢の動きなどの運動反応は、中脳のさまざまな深さで引き起こすことができた。中脳水道周囲灰白質を刺激すると同側の脊柱の屈曲が引き起こされ、腹側被蓋野を刺激すると反対側の脊柱の屈曲が引き起こされた。^[35]

2007年、中国東部の山東科技大学の研究者らはハトの脳に微小電極を埋め込み、遠隔操作でハトを左右や上下に飛ばせるようにした。^[9]

遠隔操作動物は、危険な状況で人間の代わりになるなど、いくつかの潜在的な用途があると考えられています。追加の電子機器を装備すれば、その用途はさらに広がります。カメラやその他のセンサーを装備した小さな生き物は、建物が倒壊した後の生存者の捜索に役立つと提案されており、ゴキブリやネズミは小さくて機動性が高いため、瓦礫の下を通り抜けることができます。^{[5] [7]}

遠隔操作動物の軍事利用については、特に監視の分野で数多くの提案がなされている。 ^{[7] [8]}遠隔操作されるサメは、軍用イルカの利用に関する研究に例えられている。^[8]遠隔操作されるネズミは地雷除去に使用できるという提案もある。^[7]その他の提案されている応用分野には、害虫駆除、地下地域のマッピング、動物行動の研究などがある。^{[7] [8]}

制御された動物と同じ動作を実行できるロボットの開発は、多くの場合、技術的に困難で、コストも高額です。^[7]飛行は、許容できる積載量と飛行時間を維持しながら再現するのが非常に困難です。昆虫を利用し、その自然な飛行能力を使用すると、パフォーマンスが大幅に向上します。^[33]したがって、「安価な有機代替品」が利用できるため、現在は入手できない小型で制御可能なロボットの開発が可能になります。^[7]

一部の動物は遠隔操作されますが、左右に移動するように指示されるのではなく、動物が前進するのを阻止したり、他の方法でその行動を変更したりします。

ショックカラーは、犬の首輪に組み込まれた無線制御の電子装置を介して、犬の首や体の他の部分にさまざまな強度と持続時間の電気ショックを与えます。一部の首輪モデルには、ショックの代わりに、またはショックと併用して、音または振動の設定も含まれています。ショックカラーは現在簡単に入手でき、行動修正、服従訓練、ペットの収容、軍隊、警察、サービスの訓練など、さまざまな用途に使用されています。他の動物にも同様のシステムが利用可能ですが、最も一般的なのは飼い犬用に設計された首輪です。

ショックカラーの使用は議論の的となっており、その安全性と有効性に関する科学的証拠はまちまちです。^[要出典]いくつかの国では、ショックカラーの使用を禁止または規制しています。動物福祉団体の中には、ショックカラーの使用に対して警告したり、使用や販売の禁止を積極的に支持している団体もあります。 ^[要出典]販売の制限を求める団体もあります。プロの犬のトレーナーやその団体の中にはショックカラーの使用に反対する団体もあれば、使用を支持する団体もあります。一般の人々によるショックカラーの使用の支持や禁止を求める声はまちまちです。

2007年、連邦科学産業研究機構の科学者が、国境なき牛という愛称のプロジェクトで、全地球測位システム(GPS)を使用した「見えないフェンス」のプロトタイプを開発したと報じられた。このシステムは、仮想境界に牛が近づいたときに音を発して警告する電池式の首輪を使用する。牛が近づきすぎると、首輪から警告音が発せられる。そのまま近づき続けると、牛は250ミリワットの電気ショックを受ける。境界はGPSによって描画され、コンピューター上に線としてのみ存在する。ワイヤーや固定送信機は一切ない。牛は警告音を聞くと1時間もかからずに後退することを覚えた。科学者は、商用ユニットが実現するのは10年後だと示唆した。^[36]

もう一つのタイプの目に見えないフェンスは、埋設された電線から無線信号が送られ、囲われた動物が着用する電気ショック首輪を作動させるというものである。このシステムは3つの信号で作動する。1つ目は視覚信号（囲まれたエリアの周囲に間隔を置いて設置された白いプラスチックの旗）、2つ目は聴覚信号（首輪を装着した動物が埋設された電線に近づくと音が鳴る）、そして最後に動物がフェンスに到達したことを示す電気ショックである。^[37]

その他の目に見えないフェンスは無線式です。埋設された電線を使用するのではなく、中央ユニットから無線信号を発信し、動物がユニットから一定の半径を超えて移動したときに作動します。

• 動物の権利
• 脳インプラント
• 動物に対する虐待
• マイクロボティクス
• ネクロボティクス
• オプトジェネティクス
• 監視ツール

• アンセス、エミリー (2013 年 2 月 16 日)。「『昆虫サイボーグ』作成競争」ガーディアン紙。