ஒளியால் மட்டுமே இயக்கப்படும் MIT-யின் உயிருள்ள தசை ரோபோ, ஒரு புதிர்க்கூடத்தில் நீந்துகிறது

சூயிங் கம் குச்சி அளவுள்ள ஒரு மென்மையான நீச்சல் ரோபோவை MIT ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்கியுள்ளனர். இது உயிருள்ள தசை திசுவிலிருந்து உந்துவிசையையும், ஒளிக்கற்றையிலிருந்து திசைமாற்றத்தையும் பெறுகிறது. சமீபத்தில் அறிவிக்கப்பட்ட ஒரு சோதனையில், ஒரு பெரிய பெட்ரி டிஷுக்குள் அமைக்கப்பட்ட எளிய நீர்நிரம்பிய புதிர்க்கூடத்தில் இந்த சாதனம் பயணித்தது; அப்போது ஒரு ஆராய்ச்சியாளர் கையில் ஏந்திய ஒளியை அதன் துடுப்புகள் மீது காட்டி அதை வழிநடத்தினார். மோட்டார்கள் இல்லை, பேட்டரிகள் இல்லை, கப்பலில் மின்னணுவியல் இல்லை — வளைந்து கொடுக்கும் ஒரு ஜெல்லுடன் இணைக்கப்பட்ட பொறியியல் செய்யப்பட்ட செல்கள் மட்டுமே, பொதுவாக இயக்கிகள் செய்யும் வேலையைச் செய்கின்றன.

ஒரு தசை அடுக்கு ஒரு நீந்துபவரை எவ்வாறு இயக்குகிறது

ரோபோவின் உடல் ஒரு வளைந்து கொடுக்கும் ஜெல்லை ஒரே அடுக்கு தசை செல்களுடன் இணைக்கிறது. ஒளி அவற்றின் மீது படும்போதெல்லாம் சுருங்கும்படி அந்த செல்கள் மரபணு மாற்றம் செய்யப்பட்டுள்ளன. இதன் விளைவு கட்டளைப்படி அடிக்கும் ஒரு துடுப்பு: ரோபோவின் இரண்டு துடுப்புகளில் ஒன்றின் மீது ஒளிக்கற்றையை செலுத்தினால் அது வளைகிறது; ஒளியை மற்ற துடுப்புக்கு நகர்த்தினால் இயந்திரம் திரும்புகிறது — முன்னோக்கு இயக்கத்துடன் திசை மாற்றத்தையும் இணைக்கிறது. டிஷுக்கு வெளியிலிருந்து தூண்டுதல் வருவதால், ஒவ்வொரு திசைமாற்ற முடிவையும் ரோபோவில் இயங்கும் மென்பொருள் அல்ல, விளக்கைப் பிடித்திருப்பவரே எடுக்கிறார்.

இங்கே அளவு முக்கியம். ஒவ்வொரு துடுப்பும் 15 மிமீ (0.59 அங்) நீளம், 7 மிமீ (0.28 அங்) அகலம், வெறும் 0.5 மிமீ (0.02 அங்) தடிமன் — மீண்டும் மீண்டும் வளைந்து கொள்ளும் அளவுக்கு மெல்லிய, ஆனால் நீரின் எதிர்ப்பை எதிர்த்து தள்ளும் அளவுக்கு உறுதியான ஒரு திசு துண்டு. "காற்றை விட நீரின் வழியாக நகர்வதற்கு அதிக விசை தேவைப்படுகிறது," என்று ஆய்வின் ஆசிரியரும் MIT-யின் இயந்திரப் பொறியியல் இணைப் பேராசிரியருமான ரிது ராமன் கூறினார். "அதன் அளவைக் கருத்தில் கொண்டால், ரோபோ மிகவும் வலிமையானது."

சுருக்கமான ஜெல்லிலிருந்து ஒழுங்குபடுத்தப்பட்ட இழைகள் வரை

தசை திறம்பட இழுக்க வேண்டுமானால் ஒரு பொருள் மாற்றம் தேவைப்பட்டது. குழுவின் முந்தைய வடிவமைப்பில், செல்களைத் தாங்கிய மிக மென்மையான ஃபைப்ரின் ஜெல், தசை அதற்கு எதிராகச் சுருங்கும்போது சுருக்கம் அடைந்து, திசு உருவாக்கிய விசையை வீணடித்தது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் அந்த அடித்தளத்தை மிகவும் கடினமான ஜெலாட்டின் அடிப்படையிலான ஜெல்லால் மாற்றி, அதன் மேற்பரப்பில் சதுர அடிப்பகுதி கொண்ட பள்ளங்களைப் பதித்தனர். அந்தப் பள்ளங்கள் செல்களுக்கு பின்பற்ற ஒரு இயற்பியல் குறிப்பை அளித்து, அவை ஒழுங்குபடுத்தப்பட்டு, போட்டியிடும் திசைகளில் இழுக்காமல் ஒன்றாக இழுக்கக்கூடிய இழைகளாக இணைய ஊக்குவித்தன.

அதன் பலன், செல்லுலார் சுருக்கத்தை தூய்மையான இயக்கமாக மாற்றிய ஒரு ஒழுங்கமைந்த தசை அடுக்கு. ஒரு மடங்கும் அடித்தளத்துடன் போராடுவதற்குப் பதிலாக, இழைகள் விசையை துடுப்புக்குள்ளேயே கடத்த முடிந்தது.

பொறியியல் செய்யப்பட்ட திசுவுக்கான உடற்பயிற்சி முறை

தசை பயன்பாட்டால் மேம்படுகிறது, அந்தக் கொள்கையை MIT குழு தங்கள் ரோபோவுக்குப் பயன்படுத்தியது. ஒரு நாளைக்கு 15 நிமிடங்கள், வினாடிக்கு இரண்டு துடிப்புகள் என்ற விகிதத்தில் ஒளியால் திசுவைத் தூண்டினர் — இது செல்களை ஒரு உடற்பயிற்சிக்கு உட்படுத்தியது. தூண்டப்படாத ஒரு கட்டுப்பாட்டுக் குழுவுடன் ஒப்பிடும்போது, பயிற்சி பெற்ற திசு துடுப்பு நகரக்கூடிய தூரத்தில் நான்கு மடங்கு அதிகரிப்பை உருவாக்கியது. தசை நீடித்த தன்மையையும் நிரூபித்தது: 30 நாட்களுக்கு மேல் நங்கூரமிடப்படாமல் அது தொடர்ந்து வேலை செய்தது — மீண்டும் மீண்டும் சுருங்கி உயிர்வாழ வேண்டிய ஒரு உயிருள்ள பொருளுக்கு இது கணிசமான கால அளவு.

அந்தக் கலவை — வலுவான வெளியீடு மற்றும் நீட்டிக்கப்பட்ட சகிப்புத்தன்மை — தான் ஒரு உயிரினக் கலப்பு நீந்துபவரை சாத்தியமாக்குகிறது. உயிருள்ள திசு நொறுங்கக்கூடியது, ஊட்டச்சத்து தேவைப்படுகிறது, நிலைமைகள் மாறினால் சிதைந்துவிடும்; எனவே ஒரு நங்கூரமும் இல்லாமல் ஒரு மாத கால செயல்பாட்டின் எந்த நிரூபணமும் ரோபாட்டிக்ஸ் சாதனையைப் போலவே ஒரு பொருள் அறிவியல் சாதனையும் ஆகும்.

நிமிடத்திற்கு நான்கு உடல் நீளங்கள்

வேகம் இதன் விற்பனைப் புள்ளி அல்ல. அதன் வேகமான நிலையில், ரோபோ நிமிடத்திற்கு சுமார் நான்கு உடல் நீளங்கள் பயணித்தது. இது சிறியது, மெதுவானது, மேலும் அதை உருவாக்கியவர்கள் ஒப்புக்கொள்வது போல, திறந்த கடலுக்குத் தயாராக இல்லை. செயல்விளக்கத்தில், ஒரு ஆராய்ச்சியாளர் அதை கையால் வழிநடத்தியபோது அது ஒரு எளிய புதிர்க்கூடத்தில் நகர்ந்து திரும்பியது — இது தன்னாட்சியை விட கட்டுப்படுத்தக்கூடிய தன்மையையே அதிகம் காட்டுகிறது; ரோபோ எங்கு செல்ல வேண்டும் என்பதை முடிவு செய்ய டிஷுக்கு வெளியில் ஒருவரை இன்னும் சார்ந்திருக்கிறது.

இந்தத் தளம் வழங்குவது ஒரு வேறுபட்ட வடிவமைப்புத் தத்துவம். ஒளி சமிக்ஞை அளிப்பதாலும் தசை நகர்த்துவதாலும், வழக்கமான நீருக்கடியில் இயங்கும் ரோபோக்கள் சுமக்கும் கடினமான பாகங்கள், வயரிங் மற்றும் மின்சார விநியோகங்கள் இல்லாமல் இந்த இயந்திரத்தை உருவாக்க முடியும். ஒரு மெல்லிய, ஜெல்-மற்றும்-திசு உடல், கொள்கையளவில், மோட்டார் பொருத்தப்பட்ட ஒரு சமமான சாதனத்தை விட எளிமையாகவும் மலிவாகவும் தயாரிக்கப்படலாம் — MIT குழு தங்கள் பணி நோக்கிச் செல்வதாகக் கூறும் திசை இதுவே.

உயிரினக் கலப்பு நீந்துபவர்கள், அப்போதும் இப்போதும்

ஒளியால் கட்டுப்படுத்தப்படும், தசையால் இயக்கப்படும் நீந்துபவர்கள் முற்றிலும் புதியவை அல்ல. முந்தைய உயிரினக் கலப்பு இயந்திரங்கள் — உயிருள்ள திசுவை பொறியியல் பாகங்களுடன் இணைக்கும் சாதனங்கள் — இயக்கத்தை உருவாக்கவும் திசையை மாற்றவும் செல்களைப் பயன்படுத்தியுள்ளன. 2016-இல், ஒளி-உணர்திறன் கொண்ட எலி இதய செல்களால் இயக்கப்படும் ஒரு ரோபோ மந்தாரை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபித்தனர். 2022-இல், மனித இதய செல்களால் கட்டப்பட்ட ஒரு மீன் வடிவ ரோபோ தன் சொந்த சக்தியில் நீந்தியது. MIT சாதனம் அந்த வரிசையில் சேர்கிறது; இது வெளிப்புற ஒளியியல் கட்டுப்பாட்டைச் சுற்றியும், ஒழுங்கமைப்பு மற்றும் நீடித்த தன்மைக்காக பொறியியல் செய்யப்பட்ட ஒரு தசை அடுக்கையும் கொண்ட வடிவமைப்பைக் கொண்டுள்ளது.

இந்த செயல்விளக்கம் விட்டுச் செல்லும் கேள்விகள்

புதிர்க்கூட ஓட்டம் என்பது ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழலில் கட்டுப்பாட்டின் நிரூபணம், ஒரு களச் சோதனை அல்ல. பல தடைகள் இன்னும் தீர்க்கப்படவில்லை. ரோபோவுக்கு ஒரு ஒளி மூலத்துடன் ஒரு இயக்கி தேவை; எனவே தன்னாட்சிக்கு புதிய உணர்திறன் மற்றும் முடிவெடுத்தல் தேவைப்படும் — தற்போதைய வடிவமைப்பு எல்லாவற்றையும் கப்பலுக்கு வெளியே வைத்து அதை வேண்டுமென்றே தவிர்க்கிறது. உயிருள்ள செல்களை ஆய்வக டிஷுக்கு வெளியே உயிருடன், ஊட்டமளித்து, செயல்பட வைப்பது, அவற்றைச் சுருங்க வைப்பதிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு பிரச்சினை. மேலும், திசு 30 நாட்களுக்கு மேல் நங்கூரமிடப்படாமல் வேலை செய்தாலும், அழுக்கான, இயங்கும், வெப்பநிலை மாறுபடும் நீரில் அந்தச் செயல்திறன் எப்படி நிலைத்திருக்கும் என்பது தெளிவாகவில்லை.

அளவீட்டு விரிவாக்கம் மற்றொரு திறந்த கேள்வி. ஒரு பெரிய நீந்துபவருக்கு விகிதாசாரப்படி அதிக தசை, அதிக ஒளி, மற்றும் அடர்த்தியான ஊடகத்தின் வழியாக நகர அதிக விசை தேவைப்படும்; 15 மிமீ-இல் வேலை செய்யும் துடுப்பு வடிவியல் மேல்நோக்கி மாற்றப்படாமல் போகலாம். இப்போதைக்கு, சாதனை குறுகியதும் உண்மையானதும்: ஒரு சூயிங் கம் குச்சி அளவுள்ள இயந்திரம் நீந்துகிறது, திரும்புகிறது, ஒரு மாதம் நீடிக்கிறது — ஒளிக்குக் கட்டுப்படும் செல்களால் இயக்கப்படுகிறது.

முக்கியக் கருத்து

MIT-யின் ரோபோ ஒரு முன்மாதிரி வாகனத்தை விட, ஒரு இயக்கியாக பொறியியல் செய்யப்பட்ட திசு என்ன செய்ய முடியும் என்பதற்கான ஒரு நிரூபணம். கடினமான பள்ளம் கொண்ட ஜெல், ஒழுங்கமைந்த தசை இழைகள் மற்றும் வேண்டுமென்றே அமைக்கப்பட்ட ஒரு பயிற்சி முறை ஆகியவற்றின் கலவை, நீரின் வழியாக தன் துடுப்புகளை அடித்து முன்னேறும் அளவுக்கு வலிமையான, ஒரு மாதம் தொடர்ந்து செல்லும் அளவுக்கு நிலையான ஒரு நீந்துபவரை உருவாக்கியது. இது உண்மையான சூழல்களுக்கான மென்மையான, மலிவான நீச்சல் இயந்திரங்களாக மாறுமா என்பது இன்னும் காட்டப்பட வேண்டியதே — ஆனால் வரைபடம் இப்போது மேசையில் உள்ளது.

This article is based on reporting by New Atlas. Read the original article.