بدم صناعي ودورة دموية كاملة.. «روبوت السمكة» يسبح ل36 ساعة

ابتكر فريق بحثي مشترك من جامعتي كورنيل بنيويوك، وجامعة بنسلفانيا، بالولايات المتحدة، روبوتًا على شكل سمكة الأسد، يعمل ب"دم صناعي"، في محاولة لتطوير روبوتات مستقلة، تنبض بالحياة.
وبعكس الكائنات الحية، التي تقوم أجهزتها الحيوية بوظائف متعددة، عادة ما تتكون الروبوتات من عناصر لها وظيفة واحدة، مثل البطارية لتخزين الطاقة، أو التروس لنقل الطاقة من مكون إلى آخر، ومن ثم الحركة.
وبحسب موقع «gizmodo» الأمريكي، تكمن المشكلة في العناصر ذات الوظيفة الواحدة، أنها تزيد من حجم الروبوت، مما يسهم بدوره في ضعف المهارة والمرونة والاستقلالية لدى الروبوت.
في البحث الجديد المنشور بمجلة «Nature» العلمية، ابتكر العلماء سمكة آلية بواسطة مكونات متعددة الوظائف، بجسم من مادة السيلكون لمحاكاة مرونة الكائن الحي، وتحتوي على نظام فريد للدورة الدموية متعدد الوظائف، يعمل على دفعها وإمدادها بالطاقة الكهربائية.
وباستخدام الدم الاصطناعي كسائل هيدروليكي، تمكنت السمكة الروبوتية من تحريك زعانفها الصدرية والسباحة ضد تيار ماء متدفق؛ وفي الوقت نفسه، يقوم "الدم" (محلول إلكتروليتي)، بتخزين الطاقة اللازمة لتشغيل السمكة.
ويقول الباحث في قسم الميكانيكا التطبيقية بجامعة بنسلفانيا، والمؤلف المشارك بالدراسة، جيمس بيكول أن الفريق البحثي قد توصل إلى الفكرة أثناء محاولته إيجاد طرق جديدة لجعل الروبوتات أكثر استقلالية في عملها.
ويضيف بيكول: "أدركنا أن وقت تشغيل معظم الروبوتات قصير جدًا، وتضطر إلى التوقف فترة لإعادة الشحن، ولكن البشر يمكنهم العيش لعدة أيام دون تناول الطعام، لذا أردنا التغلب على هذه المشكلة من خلال إيجاد طرق لتخزين الطاقة داخل جميع مكونات الروبوت، وكان دم الروبوت هو التجربة الأولى لنا لتخزين الطاقة في مائع عادة ما يستخدم للتشغيل فقط".
ووفقا للباحثين بالفريق فهذه هي أول تجربة تجمع بين نقل القوة الهيدروليكية، والتشغيل، وتخزين الطاقة في نظام واحد متعدد الوظائف داخل الروبوت، وهي أيضا أول استخدام للبطاريات السائلة في تحسين أداء الروبوتات، حيث تم استخدام محلول الكتروليتي يمكنه توصيل الكهرباء في جميع أنحاء جسم السمكة وزعانفها، المصنوعين من السيلكون المصمم ليحتوي على شبكة تشبه الأوعية الدموية، وعندما يتدفق هذا المحلول على محطات الإلكترود، الموجودة في الزعانف، فإنه يولد الكهرباء، لتشكل عمليا ما يعرف ببطارية التدفق والأكسدة، والتي تخزن الطاقة في محلول الإلكتروليت السائل.
بتلك الطريقة تكون هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام البطارية السائلة لأداء وظيفتين في روبوت واحد، والتي بالرغم من كونها لا تستوعب طاقة أكبر مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون، إلا أنه وبحسب الباحثين فإن الجمع بين الحركة الآلية وتخزين الطاقة في نظام واحد له مزايا أخرى.
وعند إجراء الاختبارات العملية استطاعت السمكة الآلية السباحة لمدة 36 ساعة كحد أقصى، وكانت قادرة على التحرك ضد التيار بمعدل 1.5 طول جسمها في الدقيقة الواحدة.
وبالمقارنة مع روبوت بنفس التصميم يعمل بدون دم اصطناعي، عملت السمكة الآلية الجديدة لمدة أطول بثماني مرات، دون أن تفقد براعتها، وكانت قادرًا أيضًا على "تحريك زعانفها الصدرية، في سلوك مشابه لما تستخدمه أسماك الأسد الحقيقية في التواصل".
ويتطلع بيكول إلى المستقبل ويقول إن فريقه يرغب في استخدام تقنية الدم الاصطناعي الجديدة لزيادة قوة الروبوتات اللينة الأخرى، وأيضا الآلات التي تتطلب السوائل، والتي تشمل السيارات الكهربائية والطائرات.