طبیعت، مادر بیوربات‌ها

بیورباتیک یا بیوربات‌ها اکنون به عنوان بخشی از ربات‌های امروزی شناخته می‌شوند و فقط در کاربرد و رویکرد متفاوتند. به همین علت روز‌به‌روز با توجه به توسعه فناوری در این حوزه، دایره کاربرد آنها بیشتر می‌شود، به نحوی که در آینده نه چندان دور می‌توان امید داشت ربات‌ها شبیه‌ساز‌های بهتری از موجودات زنده باشند. دکتر سروش صادق‌نژاد، متخصص رباتیک و هوش مصنوعی و رئیس کمیته ملی رباتیک ایران (فیرا)، درباره اهمیت استفاده از ربات‌های الهام‌گرفته شده از طبیعت نسبت به ربات‌های رایج به جام‌جم می‌گوید: با پیشرفت روزافزون علوم مختلف و نگاه کاربردی به پدیده‌های موجود در طبیعت، یافتن فصل مشترکی بین الگوی مناسب ماهیت طبیعت و سازوکارهای دست‌ساز بشر، امری اجتناب‌ناپذیر است. پیشرفت علوم در دهه‌های اخیر بیش از هر چیز مرهون پیشرفت فناوری‌های وابسته به آن بوده و ضرورت ورود به صحنه طراحی سازوکارهای با الهام از طبیعت در این زمینه لازم است. علم رباتیک از دیرباز تحقیقات در زمینه ساخت ربات‌های مختلف برای تعامل با مدل محیط واقعی را پیگیری می‌کند.

دکتر صادق‌نژاد علت استفاده از الگوهای طبیعی و شبیه‌سازی رفتار حیوانات در طراحی این نوع ربات‌ها را ارجح‌بودن کارایی در طبیعت می‌داند و می‌گوید: هیچ الگوی پایداری نیست که نتوان از آن چیزی آموخت؛ از سبک حرکت حیوانات گرفته تا ساختار بدن جانوران و گیاهان. این متخصص رباتیک می‌افزاید: در دانش قدیمی اما نوظهور الهام‌گرفته از سیستم‌های طبیعی، همواره طبیعت مورد سوال قرار می‌گیرد. در این راستا جهان آفرینش از سه طریق برای مشکلات و مسائل راه‌حل خود را ارائه می‌کند. روش اول طبیعت به عنوان راهنما در نظر گرفته می‌شود و سیر دستیابی به هدف را روشن می‌سازد. در شیوه دوم طبیعت به عنوان مدل مورد الگوبرداری قرار می‌گیرد. در آخرین روش نیز راه‌حل طبیعت به عنوان راه‌حل معیار در نظر گرفته شده و از آن برای محک زدن راه‌های دیگر استفاده می‌شود.

آینده بیوربات‌ها در ایران و جهان

بیوربات‌ها امروز در زمینه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند و در بسیاری از بخش‌ها مطالعات و فعالیت‌های بشر را آسان کرده‌اند. رئیس کمیته ملی رباتیک ایران درباره توسعه این فناوری در ایران می‌گوید: در ایران و در دهه گذشته، فعالیت‌های خوبی انجام شده است. طراحی و ساخت انواع ربات‌های انسان‌نما، ربات‌های خدمات رسان، ربات‌های پرنده و ربات‌های دریایی نمونه‌ای از فعالیت‌هایی است که محققان ما در دانشگاه‌های مطرح ایران مشغول به فعالیت در این زمینه هستند. همچنین آزمایشگاه‌های بسیار خوبی در این مراکز پژوهشی و تحقیقاتی راه‌اندازی شده و فعالیت‌های قابل توجهی در بعد ملی و بین‌المللی به صورت مشارکتی در حال انجام است.

وی می‌افزاید: با توسعه فناوری‌های زیستی و پزشکی و تجهیزات مکانیکی، الکترونیکی و مخابراتی، می‌توان ربات‌های مطلوب‌تری با الهام از طبیعت به وجود آورد. از طرفی با توسعه فناوری هوش مصنوعی می‌توان امید داشت ربات‌های ساخته شده و نحوه تعامل آنها با طبیعت پیرامون، شباهت بیشتری با پدیده‌ها داشته باشد و مشکلات کمتری به وجود آورد.

چالش‌های فناوری الهام‌گرفته از طبیعت

اولین چالش موجود برای طراحی و توسعه بیوربات‌ها شاید فناوری ساخت و تامین قطعات و تجهیزات مورد نیاز در ابعاد کوچک و سازگار با محیط باشد. دکتر صادق‌نژاد، چالش دیگری را جدی‌تر عنوان می‌کند و توضیح می‌دهد: چالش مهم‌تر که شاید اصلی‌ترین موضوع در راستای استفاده این محصولات باشد، سازگاری آنها با محیط پیرامون است. به طور مثال استفاده از بیوربات‌ها در موضوعات پزشکی می‌تواند یکی از چالشی‌ترین موضوعاتی باشد که محققان در دهه‌های گذشته با آن دست و پنجه نرم می‌کنند. تصور کنید قرار باشد بیورباتی در ابعاد میکرو یا نانو برای موضوع دارورسانی در بدن مورد استفاده قرار گیرد. همین موضوع به اندازه‌ای که می‌تواند کاربردی باشد، ممکن است مخاطراتی نیز به همراه داشته باشد.

سازگاری تجهیزات و استانداردهای طراحی و ساختار ربات با دیگر اعضای بدن و عضو مورد نظر می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. در مثالی دیگر استفاده از کوسه‌های رباتیکی و فرستادن آنها به عمق دریا می‌تواند مخاطراتی به همراه داشته باشد. این ربات‌ها در نهایت ادوات و تجهیزات مختلف مکانیکی، الکترونیکی و رایانه‌ای هستند که در آنها تجهیزات شیمیایی نیز به کار رفته است، به همین دلیل می‌توانند انواع آلودگی‌های محیط زیستی و امواجی مخابراتی را به همراه داشته باشند که ممکن است زیست‌بوم موجود برای حیوانات را به خطر اندازد.

جدیدترین بیوربات‌های طراحی شده

بیوربات بدون سیم: تاکنون بیوربات‌های متفاوتی همچون ربات‌هایی به شکل حیوانات دریایی، پرنده و ... ساخته شده و اکنون نسل جدیدی از ربات‌های زیستی طراحی و در حال ساخت و استفاده هستند. در فناوری جدید به جای سیم‌های اتصال به دستگاه هدایت‌کننده ربات، مغز هوشمندی در ربات قرار داده شده است تا به شکل مستقل بال بزند و روی زمین فرود آید.

روبوفلای (RoboFly) انرژی خود را به کمک یک پرتو لیزر تامین و با استفاده از یک مدار الکتریکی کوچک، انرژی لیزر را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند تا بال‌ها را حرکت دهد. ویژگی متفاوت این حشره رباتیک بلند شدن از زمین بدون اتصال به سیم است. این ربات‌های پرنده که ابعادی شبیه به حشرات کوچک دارند، می‌توانند در فعالیت‌های زمانبری مثل نظارت بر رشد محصولات کشاورزی در زمین‌های بزرگ یا بازرسی محل نشت گاز در یک منطقه وسیع مفید واقع شوند.

بیوربات‌های مریخ‌نورد: ناسا در آینده برای انجام اکتشافات مریخی در نظر دارد زنبورهایی برای نقشه‌برداری و اکتشاف در سطح مریخ روانه فضا کند. البته این زنبورها، زنبورهای معمولی نیستند و در واقع ربات‌هایی طراحی شده به شکل زنبور قرار است این ماموریت را انجام دهند. زنبورهای رباتیک می‌توانند منطقه وسیع‌تری را برای نقشه‌برداری پوشش دهند و سریع‌تر جابه‌جا شوند، اما به این معنا نیست که مریخ‌نوردها به طور کلی بازنشسته و از رده خارج ‌شوند. در واقع مریخ‌نوردها در چنین ماموریتی به عنوان ایستگاه شارژ زنبورهای رباتیک و مرکز ارتباط با آنها استفاده خواهند شد. نمونه‌برداری از جو مریخ که در ارتفاع پایینی از سطح سیاره قرار گرفته است، ماموریت دیگر زنبورهای رباتیک است. پیدا شدن احتمالی متان در جو مریخ می‌تواند نشانه بالقوه‌ای از وجود حیات باشد و ماموریت زنبورهای رباتیک جست‌وجوی گاز متان در جو سیاره است. فشار مریخ تقریبا یک صدم فشار زمین است و به همین دلیل پرواز این زنبورها در مریخ آسان‌تر از زمین است و فشار زیادی روی بال‌ها وارد نخواهد شد. از طرف دیگر این ربات‌ها به‌مراتب انعطاف‌پذیرتر و مقاوم‌تر از مریخ‌نوردهای کنونی هستند و در مقابل توفان‌های مریخ بهتر عمل خواهند کرد، همچنین براحتی به سمت نقاط ناهموار پرواز خواهند کرد و به این ترتیب دقت اکتشافات افزایش پیدا می‌کند.

بیوربات چیست؟

بیوربات‌ها، ربات‌هایی هستند که حرکات فیزیکی و رفتارهای پدیده‌های طبیعی را تقلید می‌کنند. این ربات‌ها که معمولا ظاهر فیزیکی شبیه موجودات زنده دارند، در شرایط مختلف می‌توانند در آب شناور باشند، صخره‌نوردی کنند، روی زمین بخزند و در هوا پرواز کنند. به همین دلیل کاربردهای این ربات‌ها وسیع است و ظرفیت کمک به انسان را در بخش‌های متنوعی دارند.

کاربردهای متنوع بیوربات‌ها

از کاربردهای موجود برای بیوربات‌ها یا ربات‌های الهام‌گرفته از طبیعت، می‌توان در حوزه‌های پزشکی، اجتماعی، تعاملی، نظامی و ... نام برد.

استفاده از ربات‌هایی که با الهام از طبیعت پیرامون طراحی و ساخته می‌شوند، در واقع عملکرد واقعی‌تر، بهینه‌تر و مطلوب‌تر محصولات را نتیجه می‌دهد و موجب می شود از ابزارها در بهینه ترین شکل ممکن استفاده شود.

سپیده شعرباف