ارتش مادرکیک ها در راه است
دوشنبه ۲۳ سرطان ۱۴۰۴ ساعت ۲۰:۰۰
پژوهشگران در حوزه فناوری سایبورگ به پیشرفت‌های چشمگیری دست یافته‌اند و نسل جدیدی از مادرکیک های سایبورگ را توسعه داده‌اند که قادرند از دیوار، موانع و سطوح شیب‌دار بالا بروند و درعین‌حال با کنترل از راه دور (مشابه دسته‌ی بازی‌های ویدیویی) هدایت شوند. این مادرکیک های سایبورگ که با نام زوبورگ (ZoBorgs) شناخته می‌شوند، حاصل همکاری میان دانشگاه کوئینزلند و دانشگاه نیو ساوت ولز استرالیا و دانشگاه فناوری نانیانگ سینگاپور هستند.
برای تبدیل این مادرکیک ها به سایبورگ‌های قابل‌کنترل، پژوهشگران روی گونه‌ای به‌نام مادرکیک دارکلینگ (با نام علمی Zophobas morio) کار کردند. آن‌ها با نصب یک ریزتراشه در قالب کوله‌پشتی کوچک درست مانند کوله سنگ پشت‌های نینجا روی بدن این مادرکیک ها توانستند سیگنال‌های الکتریکی به شاخک‌ها یا بال‌پوش (elytra) آن‌ها بفرستند و به این ترتیب، جهت حرکت‌شان را تغییر دهند.
مادرکیک های دارکلینگ در مرحله‌ی لاروی به دلیل شباهت ظاهری به کرم، به‌نام «سوپروُرم» هم شناخته می‌شوند. این حشرات می‌توانند در زمینه‌های گوناگونی به کمک انسان بیایند. از نظر تغذیه‌ای، آن‌ها سرشار از اسیدهای چرب و پروتئین هستند و در کشورهایی مثل مکزیک و تایلند مصرف خوراکی دارند.
علاوه بر این، لاروهای این مادرکیک ها علاقه‌مند به خوردن پلی‌استایرن هستند؛ یکی از رایج‌ترین انواع پلاستیک در جهان که برای ساخت وسایلی مثل ظروف یک‌بارمصرف و مواد بسته‌بندی استفاده می‌شود. هرچند هضم این ماده برای خود حشره چندان مفید نیست، اما تقلید از فرآیند گوارشی آن‌ها می‌تواند به یافتن راه‌حلی برای کاهش آلودگی پلاستیکی کمک کند.
مادرکیک های دارکلینگ با طول بدنی تا ۳۲ میلی‌متر و ارتفاعی حدود ۸ میلی‌متر، حشراتی کوچک و چابک محسوب می‌شوند که می‌توانند در فضاهای بسیار تنگ و درهم‌ریخته‌ای حرکت کنند؛ همان مکان‌هایی که ربات‌های امروزی قادر به ورود به آن‌ها نیستند. حال پژوهشگران از این توانایی‌های طبیعی استفاده کرده‌اند و با افزودن سیستم‌های کنترلی قابل‌برنامه‌ریزی، توانسته‌اند حرکت جهت‌دار دقیقی را بدون آسیب به طول عمر حشره ممکن کنند. به گفته‌ی دکتر «تانگ وو-دوآن» از دانشکده مهندسی مکانیک و معدن دانشگاه کوئینزلند، از طریق کوله‌پشتی الکترونیکی نصب‌شده روی مادرکیک ، این جانور کنترل می‌شود.
الکترودهای این سیستم مانند افسار الکتریکی عمل کرده و بسته به محل تحریک، واکنش خاصی ایجاد می‌کنند. تحریک شاخک‌ها باعث چرخش، کندشدن یا حرکت به عقب می‌شود؛ تحریک هر دو بال‌پوش باعث حرکت رو به جلو و تحریک یک‌طرفه‌ی آن‌ها منجر به حرکت جانبی می‌شود. در نتیجه، زوبرگ‌ها می‌توانند با احتمال موفقیت ۹۲ درصد، از موانعی به ارتفاع بدن خود عبور کنند. همچنین، آن‌ها می‌توانند با احتمال موفقیت ۷۱/۲ درصد از سطح افقی به دیوارهای عمودی صعود کنند؛ این درصد در میان دیگر مادرکیک های سایبورگ یا ربات‌های کوچک بی‌سابقه است.
مهندس «لاکلان فیتزجرالد» از دانشگاه کوئینزلند می‌گوید: «ربات‌های هم‌مقیاس با این مادرکیک ها، هرچند در زمینه‌ی حرکت پیشرفت‌هایی داشته‌اند، اما عبور از سطح افقی به دیوار هنوز برای آن‌ها چالشی جدی محسوب می‌شود. درحالی‌که این مشکل برای زوبرگ‌ها وجود ندارد.»
از سوی دیگر، استفاده از مادرکیک ها باعث می‌شود پژوهشگران نیازی به طراحی سیستم‌های محرک، حسگر و کنترل نداشته باشند؛ چرا که این حشرات در طول میلیون‌ها سال تکامل، به‌طور طبیعی به چنین ویژگی‌هایی مجهز شده‌اند. توانایی‌هایی مثل پدهای چسبنده‌ی انعطاف‌پذیر در پاها، چنگال‌های گیرنده و بدنی سخت اما چالاک، همگی از جمله سازگاری‌هایی هستند که به آن‌ها در بالا رفتن از سطوح کمک می‌کند. علاوه بر این، به‌واسطه‌ی شاخک‌ها، حسگرهای موجود در پا و گیرنده‌های مکانیکی در پوست‌سخت بدن، این مادرکیک ها می‌توانند بافت سطوح، ارتعاشات و دیگر محرک‌های فزیکی را تشخیص دهند.
احتمالا در آینده توانایی حرکتی این مادرکیک ها ارتقا پیدا کند. به عنوان مثال شاید واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) برای دریافت داده‌های واقعی و غیر بصری مانند شتاب و نیروهای وارده به آن‌ها افزوده شود. اضافه‌کردن یک دوربین سبک و کوچک نیز می‌تواند کنترل آن‌ها را بهتر کند و در شناسایی افراد گرفتار در عملیات نجات بسیار مؤثر باشد. افزون بر این، نوآوری‌هایی که در فناوری سایبورگ مادرکیک ها صورت گرفته می‌تواند الهام‌بخش پیشرفت‌های تازه‌ای در حوزه رباتیک باشد؛ به عنوان مثال اینکه از حسگرهای لمسی شبیه به شاخک‌های مادرکیک برای بهبود هدایت ربات‌ها استفاده شود.
درنهایت، دانشمندان تأکید دارند که در انجام این آزمایش‌ها، استانداردهای اخلاقی رعایت شده است. مادرکیک ها در مقایسه با دیگر حیوانات آزمایشگاهی در شرایط نسبتاً مطلوبی زندگی کرده‌اند؛ آن‌ها در بستر گندم بودند و با سیب تازه تغذیه شده‌اند. پس از اتمام آزمایش‌ها نیز تا پایان عمر سه‌ماهه‌شان مورد مراقبت قرار گرفتند.
شاید هنوز حشرات رباتیکی که در فلم‌های علمی تخیلی دیده‌ایم را نساخته باشیم اما این پژوهش به خوبی نشان می‌دهد که علم سایبورگ در مسیر درستی قرار گرفته است و بعید نیست که مادرکیک های سایبورگ بتوانند به همان اندازه در نجات جان انسان‌ها مؤثر باشند.
منبع: sciencealert تینا مزدکی
برای تبدیل این مادرکیک ها به سایبورگ‌های قابل‌کنترل، پژوهشگران روی گونه‌ای به‌نام مادرکیک دارکلینگ (با نام علمی Zophobas morio) کار کردند. آن‌ها با نصب یک ریزتراشه در قالب کوله‌پشتی کوچک درست مانند کوله سنگ پشت‌های نینجا روی بدن این مادرکیک ها توانستند سیگنال‌های الکتریکی به شاخک‌ها یا بال‌پوش (elytra) آن‌ها بفرستند و به این ترتیب، جهت حرکت‌شان را تغییر دهند.
مادرکیک های دارکلینگ در مرحله‌ی لاروی به دلیل شباهت ظاهری به کرم، به‌نام «سوپروُرم» هم شناخته می‌شوند. این حشرات می‌توانند در زمینه‌های گوناگونی به کمک انسان بیایند. از نظر تغذیه‌ای، آن‌ها سرشار از اسیدهای چرب و پروتئین هستند و در کشورهایی مثل مکزیک و تایلند مصرف خوراکی دارند.
علاوه بر این، لاروهای این مادرکیک ها علاقه‌مند به خوردن پلی‌استایرن هستند؛ یکی از رایج‌ترین انواع پلاستیک در جهان که برای ساخت وسایلی مثل ظروف یک‌بارمصرف و مواد بسته‌بندی استفاده می‌شود. هرچند هضم این ماده برای خود حشره چندان مفید نیست، اما تقلید از فرآیند گوارشی آن‌ها می‌تواند به یافتن راه‌حلی برای کاهش آلودگی پلاستیکی کمک کند.
مادرکیک های دارکلینگ با طول بدنی تا ۳۲ میلی‌متر و ارتفاعی حدود ۸ میلی‌متر، حشراتی کوچک و چابک محسوب می‌شوند که می‌توانند در فضاهای بسیار تنگ و درهم‌ریخته‌ای حرکت کنند؛ همان مکان‌هایی که ربات‌های امروزی قادر به ورود به آن‌ها نیستند. حال پژوهشگران از این توانایی‌های طبیعی استفاده کرده‌اند و با افزودن سیستم‌های کنترلی قابل‌برنامه‌ریزی، توانسته‌اند حرکت جهت‌دار دقیقی را بدون آسیب به طول عمر حشره ممکن کنند. به گفته‌ی دکتر «تانگ وو-دوآن» از دانشکده مهندسی مکانیک و معدن دانشگاه کوئینزلند، از طریق کوله‌پشتی الکترونیکی نصب‌شده روی مادرکیک ، این جانور کنترل می‌شود.
الکترودهای این سیستم مانند افسار الکتریکی عمل کرده و بسته به محل تحریک، واکنش خاصی ایجاد می‌کنند. تحریک شاخک‌ها باعث چرخش، کندشدن یا حرکت به عقب می‌شود؛ تحریک هر دو بال‌پوش باعث حرکت رو به جلو و تحریک یک‌طرفه‌ی آن‌ها منجر به حرکت جانبی می‌شود. در نتیجه، زوبرگ‌ها می‌توانند با احتمال موفقیت ۹۲ درصد، از موانعی به ارتفاع بدن خود عبور کنند. همچنین، آن‌ها می‌توانند با احتمال موفقیت ۷۱/۲ درصد از سطح افقی به دیوارهای عمودی صعود کنند؛ این درصد در میان دیگر مادرکیک های سایبورگ یا ربات‌های کوچک بی‌سابقه است.
مهندس «لاکلان فیتزجرالد» از دانشگاه کوئینزلند می‌گوید: «ربات‌های هم‌مقیاس با این مادرکیک ها، هرچند در زمینه‌ی حرکت پیشرفت‌هایی داشته‌اند، اما عبور از سطح افقی به دیوار هنوز برای آن‌ها چالشی جدی محسوب می‌شود. درحالی‌که این مشکل برای زوبرگ‌ها وجود ندارد.»
از سوی دیگر، استفاده از مادرکیک ها باعث می‌شود پژوهشگران نیازی به طراحی سیستم‌های محرک، حسگر و کنترل نداشته باشند؛ چرا که این حشرات در طول میلیون‌ها سال تکامل، به‌طور طبیعی به چنین ویژگی‌هایی مجهز شده‌اند. توانایی‌هایی مثل پدهای چسبنده‌ی انعطاف‌پذیر در پاها، چنگال‌های گیرنده و بدنی سخت اما چالاک، همگی از جمله سازگاری‌هایی هستند که به آن‌ها در بالا رفتن از سطوح کمک می‌کند. علاوه بر این، به‌واسطه‌ی شاخک‌ها، حسگرهای موجود در پا و گیرنده‌های مکانیکی در پوست‌سخت بدن، این مادرکیک ها می‌توانند بافت سطوح، ارتعاشات و دیگر محرک‌های فزیکی را تشخیص دهند.
احتمالا در آینده توانایی حرکتی این مادرکیک ها ارتقا پیدا کند. به عنوان مثال شاید واحد اندازه‌گیری اینرسی (IMU) برای دریافت داده‌های واقعی و غیر بصری مانند شتاب و نیروهای وارده به آن‌ها افزوده شود. اضافه‌کردن یک دوربین سبک و کوچک نیز می‌تواند کنترل آن‌ها را بهتر کند و در شناسایی افراد گرفتار در عملیات نجات بسیار مؤثر باشد. افزون بر این، نوآوری‌هایی که در فناوری سایبورگ مادرکیک ها صورت گرفته می‌تواند الهام‌بخش پیشرفت‌های تازه‌ای در حوزه رباتیک باشد؛ به عنوان مثال اینکه از حسگرهای لمسی شبیه به شاخک‌های مادرکیک برای بهبود هدایت ربات‌ها استفاده شود.
درنهایت، دانشمندان تأکید دارند که در انجام این آزمایش‌ها، استانداردهای اخلاقی رعایت شده است. مادرکیک ها در مقایسه با دیگر حیوانات آزمایشگاهی در شرایط نسبتاً مطلوبی زندگی کرده‌اند؛ آن‌ها در بستر گندم بودند و با سیب تازه تغذیه شده‌اند. پس از اتمام آزمایش‌ها نیز تا پایان عمر سه‌ماهه‌شان مورد مراقبت قرار گرفتند.
شاید هنوز حشرات رباتیکی که در فلم‌های علمی تخیلی دیده‌ایم را نساخته باشیم اما این پژوهش به خوبی نشان می‌دهد که علم سایبورگ در مسیر درستی قرار گرفته است و بعید نیست که مادرکیک های سایبورگ بتوانند به همان اندازه در نجات جان انسان‌ها مؤثر باشند.
منبع: sciencealert تینا مزدکی
کد مطلب: 183940
