Bilim kurgudan gerçeğe: Bilim insanları, sıvı gibi akıp çelik gibi sertleşerek şekil değiştiren robotlar geliştirdi

Bilim insanları, canlı bir organizma üzere dönüşebilen robotik bir materyal tasarladılar. Embriyolardan esinlenen bu disk formundaki robotlar, katı ve akışkan haller ortasında geçiş yapmak için mıknatıslar, motorlar ve ışık kullanıyor. Araştırmacılara nazaran, bu materyalleri nasıl inşa ettiğimizi ve onlarla nasıl etkileşime girdiğimizi değiştirebilecek, kendi kendini onaran, form değiştiren bir sistem.

MALZEMELER ÜZERE DAVRANAN ROBOTLAR

Science mecmuasında yayınlanan çalışmanın baş müellifi Dr. Matthew Devlin, “Robotların daha çok bir gereç üzere davranmasını sağlayacak bir yol bulduk. Küçük hokey disklerine benzeyen, disk biçimindeki, tek tek otonom robotlardan oluşan kolektifin üyeleri, kendilerini farklı materyal dirençlerine sahip çeşitli formlarda bir ortaya getirmek üzere programlandı.” dedi.

Ekibin ele aldığı en büyük zorluklardan biri, hem sert hem de güçlü olabilen ve birebir vakitte yeni yapılandırmalara akabilen bir robotik gereç yaratmaktı. Hawkes, “Robotik materyaller bir hal alıp onu tutabilmeli fakat tıpkı vakitte kendilerini seçici bir halde yeni bir hale akıtabilmeli. Geçmişte, bir kolektifte sıkı bir biçimde birbirine bağlı robotlar kendilerini kolay kolay tekrar düzenleyemiyordu. Artık, bu değişti.” dedi.

Görseller sanatçı Santa Barbara’dan esinlenerek AI tarafından tasarlanmıştır.

EMBRİYOLARDAN İLHAM ALDILAR

Araştırmacılar ilham almak için embriyoların tabiatta nasıl oluştuğuna baktılar ve Dresden Teknoloji Üniversitesi’nde PoL yöneticisi ve eski UCSB profesörü olan Otger Campàs’ın çalışmalarından yararlandılar.

Campàs, “Canlı embriyonik dokular son akıllı materyallerdir. Kendilerini şekillendirme, kendi kendilerini uygunlaştırma ve hatta uzay ve vakitte gereç güçlerini denetim etme yeteneğine sahiptirler. Laboratuvarı daha evvel embriyoların süreksiz olarak yumuşayabildiğini – neredeyse eriyen cam üzere – son formlarını şekillendirebildiğini keşfetmişti. Bir embriyoyu şekillendirmek için dokulardaki hücreler sıvı ve katı haller ortasında geçiş yapabilir; fizikte katılık geçişleri olarak bilinen bir fenomendir” dedi.

Bir embriyonun gelişimi sırasında, hücreler birbirlerinin etrafında düzenlenme, organizmayı farklılaşmamış hücrelerden oluşan bir yığından, eller ve ayaklar üzere başka formların ve kemikler ve beyin üzere çeşitli kıvamların bir koleksiyonuna dönüştürme üzere dikkate paha bir yeteneğe sahiptir.

Araştırmacılar, bu sertlik geçişlerinin arkasındaki üç biyolojik süreci etkinleştirmeye odaklandılar: Hücreleri geliştiren faal kuvvetler, hareket etmelerini sağlayan birbirlerine uygulanır; bu hücrelerin hareketlerini uzay ve vakitte koordine etmelerini sağlayan biyokimyasal sinyaller; ve nihayetinde organizmanın son formunun sertliğini veren birbirlerine yapışma yetenekleri.

ŞEKİL DEĞİŞTİRMENİN ANAHTARI: MIKNATISLAR VE MOTORLAR

Robot dünyasında, hücre-hücre yapışmasının muadili, robotik ünitelerin etrafına yerleştirilen mıknatıslarla elde edilir. Bunlar robotların birbirlerine tutunmasını ve tüm kümenin sert bir gereç üzere davranmasını sağlar. Hücreler ortasındaki ek kuvvetler, her robotun dairesel dış yüzeyi boyunca sekiz motorlu dişli tarafından aktifleştirilen robotik üniteler ortasındaki teğetsel kuvvetlere kodlanır. Araştırma takımı, robotlar ortasındaki bu kuvvetleri modüle ederek, aksi takdirde büsbütün kilitlenmiş ve sert kolektiflerde tekrar yapılandırmalar sağlayarak bunların tekrar şekillenmesini sağladı. Dinamik üniteler ortası kuvvetlerin tanıtımı, sert robotik kolektifleri, canlı embriyonik dokuları yansıtan şekillendirilebilir robotik gereçlere dönüştürme zorluğunun üstesinden geldi.

Bu ortada biyokimyasal sinyalleme global bir koordinat sistemine benziyor. Hawkes, “Her hücre başını ve kuyruğunu ‘biliyor’, bu yüzden hangi tarafa sıkacağını ve kuvvet uygulayacağını biliyor. Bu formda, örneğin yan yana sıralandıklarında ve bedeni uzattıklarında, hücre topluluğu dokunun halini değiştirmeyi başarıyor. Robotlarda, bu muvaffakiyet her robotun doruğundaki polarize filtreli ışık sensörleri tarafından gerçekleştirilir. Bu sensörlere ışık tutulduğunda, ışığın polarizasyonu onlara dişlilerini hangi istikamete döndürmeleri gerektiğini ve böylelikle biçimi nasıl değiştireceklerini söyler. Hepsine sabit bir ışık alanı altında tıpkı anda hangi istikamete gitmelerini istediğinizi söyleyebilirsiniz ve hepsi sıraya girip yapmaları gerekeni yapabilirler” dedi.

UYUM SAĞLAYAN VE DÜZGÜNLEŞTİREN AKILLI BİR MALZEME

Araştırmacılar, robot kümesini hem sert hem de akışkan hale geçebilen akıllı bir materyal üzere davranacak formda tasarladı. Bu sayede, robotlar ağır yükleri destekleyebilir, objeleri şekillendirebilir ve kendini onarabilir. Simülasyonlar, sistemin daha küçük ünitelere ölçeklenerek binlerce modüler robotun esnek ve uyarlanabilir gereçler oluşturabileceğini gösteriyor.

BİLİM KURGUDAN GERÇEĞE

Fizikte faal husus çalışması yahut biyolojide kolektif davranış üzere robotik dışındaki uygulamalara ek olarak, bu robot topluluklarının bunları denetim etmek için makine öğrenme stratejileriyle birleştirilmesi, robotik gereçlerde dikkate bedel yetenekler ortaya çıkarabilir ve bir bilim kurgu hayalini gerçeğe dönüştürebilir.

patronlardunyasi.com