دانشمندان ژاپنی از پوست زنده انسان ربات خندان ساخته‌اند

مهندسان ژاپنی در تلاش هستند تا ربات‌هایی را خلق کنند که قادر به شبیه‌سازی منحصربه‌فرد‌ترین خصوصیت انسانی، یعنی لبخند‌زدن هستند. آن‌ها با استفاده از سلول‌های پوست انسان، ماسکی به شکل صورت ساخته‌اند و آن را با تکنیکی جدید به ربات‌ها متصل کرده‌اند. ماسک صورت، روش اتصال پوست به ربات را پنهان می‌کند و آنقدر انعطاف‌پذیر است که می‌تواند به راحتی دهن‌کجی کرده و لبخندی نرم را به نمایش بگذارد.

البته همانطور که مشاهده می‌کنید، ماسک جدید در حال حاضر شبیه خمیربازی بچه‌ها و ماسک ترسناک هانیبال لکتر است. اما دانشمندان می‌گویند نمونه‌های اولیه، راه را برای ساخت ربات‌های پیچیده‌تر هموار می‌کنند. لایه‌ی بیرونی انعطاف‌پذیر و بادوام، از دستگاه محافظت می‌کند و در عین حال، باعث می‌شود که ربات «انسانی‌تر» به نظر برسد.

بر اساس مطالعه‌ای که در مجله‌ی Cell Reports Physical Science منتشر شده، ماسک جدید گذشته از توانایی بالایش در بیان حالات صورت، توسط محقان «معادل پوست» نامیده شده است. زیرا این ماسک در آزمایشگاه از سلول‌های زنده‌ی پوست انسان ساخته می‌شود و می‌تواند زخم، سوختگی و حتی خودش را نیز ترمیم کند.

شوجی تاکوچی، استاد دانشگاه توکیو و محقق اصلی مطالعه، به نیویورک‌تایمز گفت: «چهره‌ها و حالت‌های انسان‌مانند در تعاملات میان انسان و ربات، ارتباط و همدلی را بهبود می‌بخشد و کارایی ربات‌ها را در ارائه‌ی مراقبت‌های سلامتی، خدمات‌رسانی و ایفای نقش همراه، مفیدتر می‌سازد.»

مطالعه‌ی جدید در شرایطی انجام شده است که ربات‌های کارخانه‌ای، روز‌به‌روز فراگیرتر می‌شوند. به گزارش فدراسیون بین‌المللی رباتیک در سال ۲۰۲۲، حدود ۳٫۹ میلیون ربات صنعتی مشغول به کار بر روی خطوط مونتاژ خودرو و الکترونیک و سایر مجموعه‌های کارخانه‌ای بودند.

در اکتبر ۲۰۲۳، دولت چین اعلام کرد که هدفش تولید انبوه ربات‌های انسان‌نما تا سال ۲۰۲۵ است. علاوه بر این، دولت چین افزایش بهره‌وری صنعتی از این ربات‌ها را نیز پیش‌بینی کرد.

برای دهه‌ها، مهندسان رباتیک با امید برای یافتن ماده‌ای که هم بتواند از ماشین‌های پیچیده‌ی ربات محافظت کند و در عین حال، برای طیف وسیعی از کاربردها نیز به اندازه‌ی کافی نرم و سبک باشد، مواد مختلفی را آزمایش کرده‌اند.

محققان مطالعه‌ی جدید می‌گویند اگر سطح ربات ضربه بخورد یا خراشیده شود، می‌تواند به نقص فنی دستگاه منجر شود. به همین دلیل، ظرفیت خود‌تعمیری دستگاه به «ویژگی مهمی» برای ربات‌های انسان‌نما تبدیل می‌شود.

کوین لینچ، مدیر مرکز رباتیک و بیوسیستم در دانشگاه نورث‌وسترن، معتقد است که تکنیک تازه‌ی چسباندن پوست به ربات، به پیشرفت زمینه‌ی نوپای «بیوهیبرید» رباتیک می‌انجامد که ترکیب مهندسی مکانیک با مهندسی ژنتیک و بافت است. او می‌گوید:

مطالعه‌ی جدید، راه‌حلی نوآورانه برای مشکل اتصال پوست مصنوعی به مواد زیرینش ارائه می‌دهد. پوست زنده، ممکن است به ما کمک کند تا به پوست‌های خود‌ترمیم‌شونده در ربات‌های بیوهیبریدی دست یابیم.

لینچ خاطرنشان می‌کند مطالعه به این موضوع نمی‌پردازد که چگونه پوست ربات‌ها بدون کمک خارجی، خودبه‌خود ترمیم می‌شود. برای چنین ربات‌هایی، چالش مواد تا «شباهت به واقعیت» گسترش می‌یابد. یعنی محققان باید به دنبال راه‌هایی باشند که ماشین را هرچه بیشتر به ویژگی‌های ظاهری و رفتاری انسان، مانند برخورداری از توانایی لبخند‌زدن، نزدیک کنند.

دانشمندانی از جمله پروفسور تاکوچی و همکارانش در دانشگاه توکیو، سال‌هاست که در آزمایشگاه‌ها روی پوست انسان آزمایشگاهی پژوهش می‌کنند. در سال ۲۰۲۲، تیم محققان انگشت رباتیکی ساختند که از پوست زنده‌ی انسان پوشیده شده بود. این پوست به انگشت ماشین امکان می‌داد که مانند انگشت انسان خم شود و از توانایی لمس‌کردن برخوردار باشد تا به طور بالقوه وظایفش را دقیق‌تر انجام دهد.

گروه پروفسور تاکوچی در تلاش بود تا پوست را با استفاده از قلاب‌های کوچکی محکم کند، اما وقتی ربات حرکت می‌کرد، قلاب‌ها پوست را پاره می‌کردند. بنابراین، محققان تصمیم گرفتند رباط‌ها را شبیه‌سازی کند. رباط‌ها، بافت‌های شل و فیبرمانند کوچکی هستند که در محل اتصال مفاصل، استخوان‌ها را به یکدیگر وصل می‌کنند. محققان حفره‌های کوچک V شکلی را روی ربات ایجاد کردند و ژل حاوی کلاژن را در آن‌ها تزریق کردند. ژل سوراخ‌ها را مسدود و پوست مصنوعی را به ربات متصل کرد.

محققان می‌گویند رویکرد استفاده‌شده با ادغام ربات‌های سفت و سخت سنتی و پوست‌های نرم و بیولوژیکی، ربات‌های انسان‌نما را بیش‌از پیش به انسان‌ها شبیه می‌کند. همچنین، اتصال پوست به ربات بیوهیبریدی، حس لامسه را به ربات اعطا می‌کند و بدین صورت، علم را یک قدم به سمت تحقق رویاهای فانتزی علمی تخیلی پیش می‌برد. با این روند، ربات‌ها می‌توانند انسان‌ها را حس و با اطمینان، با آن‌ها ارتباط برقرار کنند.

پوست مصنوعی صورت ربات‌های آزمایشگاهی پروفسور تاکوچی، هنوز از حس لامسه یا توانایی درک تغییر دما و سایر محرک‌های خارجی برخوردار نیست. اما پروفسور تاکوچی می‌گوید همه‌ی این موارد در لیست اهداف تحقیقاتی بعدی گروه هستند. او می‌افزاید:

هدف ما، خلق پوستی است که به تدریج، با ساخت اجزای ضروری مانند رگ‌های خونی، اعصاب، غدد عرق، غدد چربی و فولیکول‌های مو، عملکرد پوست واقعی را شبیه‌سازی کند.

تجهیزات الکترونیکی ربات، به جای سیستم‌های عصبی منتقل‌کننده‌ی حس در بدن انسان، باید سیگنال‌های حسگر را تأمین کند. اما این پیشرفت در خلق ربات‌های انسان‌نما، نیازمند زمان و مطالعات بسیار بیشتر و گسترده‌تری است.