منوعات

“أسراب ذكية” من الروبوتات الصغيرة مستوحاة من عقلية القطيع الطبيعية

في النظم البيئية الطبيعية، تلعب عقلية القطيع دورا رئيسيا – من أسراب الأسماك إلى خلايا النحل إلى مستعمرات النمل. يسمح هذا السلوك الجماعي للكل بتجاوز مجموع أجزائه والاستجابة بشكل أفضل للتهديدات والتحديات.

وقد ألهم هذا السلوك الباحثين في جامعة تكساس في أوستن، الذين عملوا لأكثر من عام لإنشاء “أسراب ذكية” من الروبوتات المجهرية. صمم الباحثون التفاعلات الاجتماعية بين هذه الآلات الصغيرة بحيث يمكنها العمل كمجموعة منسقة، وتؤدي المهام بشكل أفضل مما لو كانت تتحرك بشكل فردي أو عشوائي.

“كل هذه المجموعات، أسراب الطيور، أسراب الأسماك، وما إلى ذلك، كل عضو في المجموعة لديه هذا الميل الطبيعي للعمل بالتنسيق مع جاره، ويكونون معًا أكثر ذكاءً وأقوى وأكثر كفاءة مما لو كانوا بمفردهم”. قال يويبنج تشنغ، الأستاذ المشارك في قسم ووكر للهندسة الميكانيكية ومعهد تكساس للمواد. “أردنا معرفة المزيد عن الآليات التي تسمح بحدوث ذلك ومعرفة ما إذا كان بإمكاننا إعادة إنتاجه.”

قدم تشنغ وفريقه هذه الابتكارات لأول مرة في ورقة بحثية نُشرت في عام 2013 مواد متطورة السنة الماضية. لكنهم ذهبوا إلى أبعد من ذلك في مقال جديد نُشر مؤخرًا في Science Advances.

وفي الورقة الجديدة، خصص تشنغ وفريقه لهذه الأسراب سمة جديدة تسمى التأخير التكيفي. يسمح هذا المفهوم لكل روبوت صغير في السرب بتكييف حركته مع التغيرات في البيئة المحلية. ومن خلال القيام بذلك، أظهر السرب زيادة كبيرة في استجابته دون التقليل من قوته – القدرة على الاستجابة بسرعة لأي تغيرات بيئية مع الحفاظ على سلامة السرب.

ويعتمد هذا الاكتشاف على نظام ردود فعل بصرية جديد، والقدرة على توجيه هذه الروبوتات الصغيرة بشكل جماعي باستخدام أنماط ضوئية يمكن التحكم فيها. تم الكشف عن هذا النظام لأول مرة في ورقة الباحثين لعام 2023 – والتي تم اختيارها مؤخرًا كـ “اختيار المحرر” من قبل مواد متطورة – وتسهيل تطوير أجهزة ضبط الوقت التكيفية للروبوتات الصغيرة.

توفر استراتيجية التوقيت التكيفي إمكانية التوسع والتكامل في الأجهزة الأكبر حجمًا. يمكن لهذا النهج أن يحسن بشكل كبير الكفاءة التشغيلية لأساطيل الطائرات بدون طيار المستقلة. وبالمثل، يمكنها تمكين الشاحنات ومركبات السيارات من التنقل في رحلات برية طويلة بشكل مستقل وفي انسجام، مع تحسين الاستجابة وزيادة القوة. وبنفس الطريقة التي تستطيع بها أسراب الأسماك التواصل وتتبع بعضها البعض، كذلك ستفعل هذه الآلات. ونتيجة لذلك، ليست هناك حاجة إلى أي نوع من التحكم المركزي، مما يتطلب المزيد من البيانات والطاقة للعمل.

وقال جيهان تشن، دكتوراه، “إن الروبوتات النانوية، على أساس فردي، معرضة للبيئات المعقدة؛ فهي تكافح من أجل التنقل بفعالية في الظروف الصعبة مثل تدفق الدم أو المياه الملوثة”. طالب في مختبر تشنغ ومؤلف مشارك للورقة الجديدة. “يمكن لهذه الحركة الجماعية أن تساعدهم على التنقل بشكل أفضل في بيئة معقدة، والوصول إلى الهدف بكفاءة، وتجنب العقبات أو التهديدات.”

بعد إثبات عقلية السرب هذه في المختبر، فإن الخطوة التالية هي تقديم المزيد من العقبات. تم إجراء هذه التجارب في محلول سائل ثابت. ثم سيحاولون تكرار السلوك في السائل المتدفق. ومن ثم سيتحركون لإعادة إنتاجه داخل الكائن الحي.

وبمجرد تطوير هذه الأسراب الذكية بشكل كامل، يمكن أن تكون بمثابة قوات متقدمة لتوصيل الدواء، قادرة على التنقل في جسم الإنسان والتهرب من دفاعاته لتوصيل الدواء إلى هدفه. أو يمكن أن تعمل مثل المكانس الكهربائية الروبوتية iRobot، ولكن بالنسبة للمياه الملوثة، تقوم بشكل جماعي بتنظيف كل جزء من المنطقة.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى