แพลนทอยด์คือหุ่นยนต์หรือสิ่งมีชีวิตสังเคราะห์ที่ออกแบบมาให้มีรูปร่าง การทำงาน และการเจริญเติบโตเหมือนพืช แนวคิดนี้ได้รับการตีพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกในปี 2010 ^{[ 1 ]} (แม้ว่าแบบจำลองของระบบที่เทียบเคียงได้ซึ่งควบคุมโดยเครือข่ายประสาทจะมีมาตั้งแต่ปี 2003 ^{[ 2 ]} ) และจนถึงปัจจุบันยังคงเป็นเพียงทฤษฎีเป็นส่วนใหญ่ แพลนทอยด์เลียนแบบพืชผ่านรูปลักษณ์และการเลียนแบบพฤติกรรมและกระบวนการภายใน (ซึ่งทำหน้าที่รักษาชีวิตของพืชหรือเพื่อให้แน่ใจว่าพืชจะอยู่รอด) ต้นแบบสำหรับคณะกรรมาธิการยุโรป^{[ 3 ] [ 4 ]}กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนาโดยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ดังต่อไปนี้: Dario Floreano , Barbara Mazzolai, Josep Samitier, Stefano Mancuso ^{[ 5 ] [ 6 ]}

พืชเทียมประกอบด้วยสถาปัตยกรรมแบบกระจายตัว โดยธรรมชาติ ซึ่งประกอบด้วยโมดูลอิสระและเฉพาะทาง โมดูลสามารถจำลองจากส่วนต่างๆ ของพืช เช่นหมวกรากและสื่อสารกันเพื่อสร้างปัญญาแบบกลุ่ม อย่างง่าย ระบบประเภทนี้อาจแสดงความแข็งแกร่งและความยืดหยุ่นสูง คาดการณ์ว่าระบบนี้สามารถเก็บเกี่ยวและจัดการพลังงานสร้างความตระหนักรู้ด้านสิ่งแวดล้อมร่วมกัน และฟังก์ชันอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 7 ]}

ในนิยายวิทยาศาสตร์หุ่นยนต์ที่มีรูปร่างคล้ายมนุษย์ ( แอนดรอยด์ ) พบเห็นได้ค่อนข้างบ่อย และหุ่นยนต์รูปร่างคล้ายสัตว์ก็ปรากฏตัวบ้างเป็นครั้งคราว แต่หุ่นยนต์รูปร่างคล้ายพืชนั้นค่อนข้างหายาก ยกเว้นในนวนิยายเรื่องHearts, Hands and Voices (1992, สหรัฐอเมริกา: The Broken Land ) โดยเอียน แมคโดนัลด์และซีรีส์โทรทัศน์เรื่องJikuu Senshi Spielban

เช่นเดียวกับพืช แพลนทอยด์จะวางรากและส่วนยื่น (ส่วนที่ยื่นออกมาของแพลนทอยด์) ไปทางสภาพแวดล้อมที่เป็นประโยชน์ซึ่งกระตุ้นการเจริญเติบโต (เช่น แสงแดด อุณหภูมิที่เหมาะสม พื้นที่ที่มีความเข้มข้นของน้ำมากขึ้น) และห่างจากปัจจัยที่ขัดขวางการเจริญเติบโต^{[ 8 ]}สิ่งนี้เกิดขึ้นจากการรวมกันของข้อมูลจากเซนเซอร์และการตอบสนองของแพลนทอยด์ตามนั้น

การใช้เซนเซอร์แทคติคอลแบบอ่อน (อุปกรณ์ที่รวบรวมข้อมูลตามสภาพแวดล้อมทางกายภาพโดยรอบ) ช่วยให้แพลนทอยด์สามารถนำทางผ่านสภาพแวดล้อมได้ เซนเซอร์เหล่านี้ส่งข้อมูลไปยังแพลนทอยด์และสร้างสัญญาณ คล้ายกับวิธีที่คอมพิวเตอร์รับข้อมูลจากแป้นพิมพ์ผ่านการป้อนข้อมูล^{[ 9 ]}เซนเซอร์เหล่านี้สแกนหาอุปสรรคหรือหน่วยที่น่าสนใจ (เช่น แหล่งน้ำ) โดยใช้รากของหุ่นยนต์ และการเขียนโปรแกรมของแพลนทอยด์จะพิจารณาว่าวัตถุที่น่าสนใจนั้นเป็นประโยชน์หรือไม่ ด้วยข้อมูลใหม่นี้ แพลนทอยด์จะส่งสัญญาณไปยังส่วนที่เคลื่อนที่ได้อื่นๆ ของหุ่นยนต์เพื่อให้ตอบสนองตามนั้น คล้ายกับวิธีที่รากส่งข้อมูลไปยังพืชจริง เนื่องจากแพลนทอยด์ไม่มีหน่วยประมวลผลกลางเซนเซอร์จึงทำหน้าที่เป็นศูนย์บัญชาการแต่ละส่วน โดยป้อนคำสั่งให้หน่วยรากที่อยู่ใกล้เคียงโต้ตอบกัน ซึ่งอาจส่งผลให้เซนเซอร์หลายตัวรับข้อมูลเดียวกัน และหน่วยรากหลายหน่วยเคลื่อนที่ไปพร้อมกัน^{[ 10 ]}

เซ็นเซอร์จะติดอยู่กับรากเทียมของแพลนทอยด์ และช่วยในการเคลื่อนไหวตามการป้อนกลับ ทำหน้าที่เหมือนรากพืช ด้วยสัญญาณจากเซ็นเซอร์ของแพลนทอยด์ โครงสร้างเหล่านี้สามารถเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกห่างจากวัตถุที่สนใจ ทำให้รากเหล่านี้มีความยืดหยุ่นในดิน สิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากสถาปัตยกรรมของราก ซึ่งใช้สปริงและมอเตอร์เพื่อให้หุ่นยนต์สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวของรากได้^{[ 10 ]}มอเตอร์ทำหน้าที่ควบคุมรากเป็นหลัก รับข้อมูลและสั่งการให้เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่กำหนด สปริงช่วยให้มีความยืดหยุ่นมากขึ้นเมื่อติดอยู่กับมอเตอร์ รวมกันเป็นโครงสร้างที่สามารถเคลื่อนที่ได้เกือบทุกทิศทาง กำลังมีการพัฒนารูปแบบการเคลื่อนไหวเพิ่มเติมในแพลนทอยด์ โดยเน้นที่การเคลื่อนไหวของแพลนทอยด์มากกว่าการเคลื่อนไหวของราก ในโครงการ GrowBot ปี 2015 ที่นำโดย Barbara Mazzolai ที่ Istitudo Italiano di Technologia ได้มีการพัฒนารูปแบบการขนส่งสำหรับพืชเทียมที่เลียนแบบการทำงานของหนวด (โครงสร้างตามลำต้นของพืชที่ยึดเกาะกับโครงสร้างในสภาพแวดล้อมเพื่อการรองรับหรือการเคลื่อนไหว) ทำให้พืชเทียมสามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้ตามต้องการ (เพื่อสารอาหารหรือเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย) ^{[ 11 ]}หนวดเทียมในพืชเทียมนี้มีท่อวิ่งผ่านชั้นของผ้า โดยมีไอออนผสมอยู่ในน้ำไหลผ่านท่อนี้ หากมีการส่งประจุไฟฟ้าผ่านท่อ น้ำจะเริ่มไหลเนื่องจากไอออนยึดติดกับผ้า และหนวดจะเริ่มม้วนงอ การพัฒนาหนวดในพืชเทียมทำให้มีความคล่องตัวมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคยหรือรุนแรง

แพลนทอยด์ได้รับการตั้งโปรแกรมผ่านอัลกอริทึมเฉพาะสำหรับฟังก์ชันต่างๆ ตั้งแต่การเคลื่อนไหวของรากไปจนถึงความหลากหลายของเซ็นเซอร์ แขนกลของแพลนทอยด์ทำงานโดยอาศัยอัลกอริทึมและการเขียนโค้ดเท่านั้น ทำให้แต่ละส่วนสามารถตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมของแพลนทอยด์ได้ อัลกอริทึมในเซ็นเซอร์ของพืชจะช่วยให้เซ็นเซอร์รับข้อมูลเกี่ยวกับทรัพยากรที่มีอยู่ในบริเวณโดยรอบ และตอบสนองโดยการขยับปลายของแพลนทอยด์อย่างเหมาะสม^{[ 10 ]}โครงการต่างๆ มุ่งเน้นไปที่อัลกอริทึมของรากและการเปลี่ยนแปลงอินเทอร์เฟซเพื่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างรากและส่วนที่เหลือของแพลนทอยด์มากขึ้นในรูปแบบของการตอบสนอง ปัจจุบันกำลังมีการพัฒนาอัลกอริทึมอื่นๆ สำหรับส่วนประกอบอื่นๆ เช่น การดูดซับวัสดุเข้าสู่ร่างกายของแพลนทอยด์

พืชเทียมมีประโยชน์หลากหลายต่อมนุษย์ ทั้งในด้านการเก็บรวบรวมข้อมูลและการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม

การทดลองเกี่ยวกับพืชเทียมบางส่วนแสดงให้เห็นถึงความสนใจในการสำรวจคุณภาพของดินเนื่องจากความสามารถในการทำงานอย่างอิสระและใช้เซ็นเซอร์ใต้ดิน^{[ 10 ]}ลักษณะที่เป็นอิสระของพวกมันช่วยให้นักวิจัยสามารถติดตามรูปแบบของดิน พื้นที่ที่มีน้ำหรือทรัพยากรธรรมชาติน้อย และมลพิษภายในดินในช่วงระยะเวลาหนึ่ง การตรวจสอบดินผ่านพืชเทียมมีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการติดตามสุขภาพดินในปัจจุบันที่ไม่ใช้เทคโนโลยีมากนัก

ลักษณะที่เป็นอิสระของแพลนทอยด์ทำให้สามารถสำรวจสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (ที่อยู่อาศัยที่หนาวจัดหรือร้อนจัด) ซึ่งนักวิจัยประสบปัญหาในการรวบรวมข้อมูล^{[ 11 ]}ความยืดหยุ่นและการเขียนโปรแกรมของแพลนทอยด์ทำให้สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้หลากหลาย และสามารถนำไปใช้ในการสำรวจอวกาศในสภาพแวดล้อมที่ยังไม่เคยมีการสำรวจมาก่อน

ใน สาขา ไบโอโรโบติกส์พฤติกรรมของรากในพืชเทียมช่วยให้นักวิจัยได้รับความรู้เกี่ยวกับวิธีการทำงานของพืชในฐานะหน่วย และวิธีการที่แต่ละหน่วยนำไปสู่การทำงานของอวัยวะ การปรับปรุงการออกแบบและการศึกษาพฤติกรรมของพืชสามารถนำไปสู่ไบโอโรโบติกส์รูปแบบอื่น ๆ ที่ใช้พฤติกรรมเดียวกัน เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้สามารถใช้แหล่งข้อมูลหลายแหล่งที่มีปฏิกิริยาแตกต่างกันโดยขึ้นอยู่กับวิธีการทำเครื่องหมาย^{[ 8 ]}

นับตั้งแต่มีการคิดค้นแนวคิดนี้ขึ้นมา โครงการต่างๆ มากมายได้ทำการวิจัยและพัฒนาการออกแบบและเทคโนโลยีของพืชเทียม (plantoids)

โครงการ STREP Plantoid (1 พฤษภาคม 2555 ถึง 30 เมษายน 2558) เป็นโครงการแรกๆ ที่มีความก้าวหน้าในการออกแบบและทำความเข้าใจการทำงานของพืช เป้าหมายคือการวิจัยพฤติกรรมของรากพืชและสร้างเทคโนโลยีที่สามารถเลียนแบบประสิทธิภาพการทำงานของรากได้^{[ 12 ]}จากโครงการนี้ ความเข้าใจเกี่ยวกับรากพืชและพฤติกรรมของรากต่อสิ่งเร้าและปัจจัยเชิงบวกในสิ่งแวดล้อมได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ และการสื่อสารระหว่างส่วนต่างๆ ของระบบได้รับการจำลองขึ้นผ่านเทคโนโลยี (หมวกรากและเซ็นเซอร์ที่ส่งต่อข้อมูลไปยังแพลนทอยด์) โครงการนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับเทคโนโลยีที่ใช้โดยเซ็นเซอร์ ซึ่งจะได้รับการปรับปรุงในโครงการต่อๆ ไป เนื่องจากเซ็นเซอร์รากสามารถตรวจจับปัจจัยสิ่งแวดล้อมรอบตัวได้มากขึ้น การสื่อสารในระดับท้องถิ่นของรากไปยังส่วนอื่นๆ ของแพลนทอยด์ได้รับการวิจัยเพื่อทำความเข้าใจเส้นทางและการออกแบบที่จะเลียนแบบเส้นทางการสื่อสารเหล่านี้ได้ดีที่สุด^{[ 12 ]}

โครงการ GrowBot (2015) เป็นต้นแบบของพืชเทียมที่มีหนวดเทียม ช่วยให้เคลื่อนที่ได้โดยการยึดเกาะพื้นผิวภายนอก โครงการนี้มุ่งเน้นไปที่การเคลื่อนที่ของพืชเทียมไปยังสิ่งเร้าและนำทางในสภาพแวดล้อมที่ไม่คุ้นเคยโดยใช้หนวดเทียม โดยหวังว่าจะพัฒนาเทคโนโลยีให้สามารถเคลื่อนที่ต้านแรงโน้มถ่วงได้ โครงการ GrowBot แสดงให้เห็นถึงความสามารถของพืชเทียมในการวางตำแหน่งตัวเองไม่เพียงแต่ในแง่ของรากเท่านั้น แต่ยังรวมถึงหุ่นยนต์ทั้งหมดเมื่อตรวจพบสิ่งเร้า^{[ 11 ]}

โครงการ Plantoid (2016) เน้นความยืดหยุ่นของรากโดยใช้สปริงและเซ็นเซอร์ที่ให้ผลตอบรับเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับความเข้มข้นของสารอาหารหรือสิ่งกีดขวาง โครงการนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากพืชและความสามารถของรากในการเอาชนะสิ่งกีดขวางใดๆ ที่สภาพแวดล้อมนำเสนอ ผลตอบรับและการตอบสนองของรากถูกจำลองขึ้นในต้นแบบนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิธีที่รากจะเคลื่อนที่ตามวัตถุที่เซ็นเซอร์ตรวจจับได้ สปริงที่ใช้ในรากช่วยให้มีองศาอิสระมากขึ้นเมื่อเทียบกับโมเดล Plantoid รุ่นก่อนๆ และมอเตอร์ถูกรวมเข้ากับอัลกอริทึมเพื่อตอบสนองต่อผลตอบรับที่ Plantoid ได้รับอย่างมีประสิทธิภาพ การพัฒนาเซ็นเซอร์เหล่านี้มาพร้อมกับการพัฒนาอัลกอริทึมที่จะให้คุณค่ากับวัตถุรอบๆ รากของ Plantoid (บวกหรือลบ) และนำไปสู่ปฏิกิริยาตามว่าวัตถุนั้นถูกพิจารณาว่าเป็นบวกหรือไม่ (รากเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกห่าง) ^{[ 10 ]}

• เทคโนโลยีชีวภาพ

• เว็บไซต์ของโครงการ Plantoid ของยุโรป
• บาร์บารา มาซโซไล: หุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากพืช - บทความ จากบีบีซี (20 พฤศจิกายน 2015)
• การปฏิวัติของแพลนทอยด์ - บทความจาก CORDISโดย Loredana Pianta (13 พฤษภาคม 2019)
• บทสัมภาษณ์กับบาร์บารา มาซโซไล (ภาษาอังกฤษ) - ช่องYouTubeของ FET FX
• สเตฟาโน มันคูโซ: "รากเหง้าของสติปัญญาของพืช" - การบรรยาย TED