MIT పరిశోధకులు చూయింగ్ గమ్ కర్ర పరిమాణంలో ఉన్న ఒక మృదువైన ఈత రోబోట్ను నిర్మించారు, ఇది జీవ కండర కణజాలం నుండి ప్రొపల్షన్ మరియు కాంతి కిరణం నుండి స్టీరింగ్ పొందుతుంది. ఇటీవల నివేదించబడిన పరీక్షలో, పరికరం పెద్ద పెట్రీ డిష్ లోపల నీటితో నిండిన సాధారణ చిట్టడవిలో ప్రయాణించింది, ఒక పరిశోధకుడు దాని రెక్కలపై చేతిలో పట్టుకున్న కాంతిని దానిని మార్గనిర్దేశం చేయడానికి లక్ష్యంగా చేసుకున్నారు. మోటార్లు లేవు, బ్యాటరీలు లేవు మరియు ఆన్బోర్డ్ ఎలక్ట్రానిక్స్ లేవు — యాక్చుయేటర్లు సాధారణంగా చేసే పనిని చేస్తూ, ఒక సౌకర్యవంతమైన జెల్కు జోడించిన ఇంజనీరింగ్ కణాలు మాత్రమే.
కండరాల పొర ఈతగాడిని ఎలా నడిపిస్తుంది
రోబోట్ యొక్క శరీరం ఒక సౌకర్యవంతమైన జెల్ను ఒకే పొర కండర కణాలతో జత చేస్తుంది. ఆ కణాలు జన్యుపరంగా సవరించబడ్డాయి, తద్వారా కాంతి వాటిని తాకినప్పుడు అవి సంకోచిస్తాయి. ఫలితం ఆదేశం ప్రకారం కొట్టే రెక్క: రోబోట్ యొక్క రెండు రెక్కలలో ఒకదానిపై కిరణాన్ని లక్ష్యంగా చేయండి మరియు అది వంగుతుంది; కాంతిని మరొక రెక్కకు తరలించండి మరియు యంత్రం తిరుగుతుంది, ముందుకు కదలికను దిశ మార్పుతో కలుపుతుంది. ట్రిగ్గర్ డిష్ వెలుపల నుండి వస్తుంది కాబట్టి, ప్రతి స్టీరింగ్ నిర్ణయం రోబోట్పై నడుస్తున్న సాఫ్ట్వేర్ ద్వారా కాకుండా దీపం పట్టుకున్న వ్యక్తి ద్వారా తీసుకోబడుతుంది.
స్కేల్ ఇక్కడ ముఖ్యం. ప్రతి రెక్క 15 mm (0.59 in) పొడవు, 7 mm (0.28 in) వెడల్పు మరియు కేవలం 0.5 mm (0.02 in) మందం కలిగి ఉంటుంది — పదేపదే వంగడానికి తగినంత సన్నని కణజాలం ముక్క కానీ నీటి నిరోధాన్ని ఎదుర్కోవడానికి తగినంత బలంగా ఉంటుంది. "గాలి కంటే నీటిలో కదలడానికి చాలా శక్తి అవసరం," అని అధ్యయన రచయిత రితు రామన్, MIT లో మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ అన్నారు. "రోబోట్ దాని పరిమాణాన్ని బట్టి చాలా బలంగా ఉంది."
ముడతలు పడిన జెల్ నుండి సమలేఖనం చేయబడిన ఫైబర్ల వరకు
కండరం సమర్థవంతంగా లాగడానికి ఒక పదార్థ మార్పు అవసరం. బృందం యొక్క మునుపటి డిజైన్లో, కణాలను ఆధారం చేసిన చాలా మృదువైన ఫైబ్రిన్ జెల్ కండరం దానికి వ్యతిరేకంగా సంకోచించినప్పుడు ముడతలు పడే ప్రవృత్తి కలిగి ఉంది, కణజాలం ఉత్పత్తి చేసిన శక్తిని వృథా చేసింది. పరిశోధకులు ఆ పునాదిని కఠినమైన జెలటిన్ ఆధారిత జెల్తో భర్తీ చేసి, దాని ఉపరితలంలో చతురస్ర-అడుగు గాడులను ముద్రించారు. ఆ గాడులు కణాలకు అనుసరించడానికి భౌతిక సూచనను ఇచ్చాయి, వాటిని వరుసగా ఏర్పడి, పోటీ దిశలలో లాగడం కాకుండా కలిసి లాగగల ఫైబర్లుగా కలిసిపోయేలా ప్రోత్సహించాయి.
ఫలితం మరింత వ్యవస్థీకృత కండర పొర, ఇది సెల్యులార్ సంకోచాన్ని స్వచ్ఛమైన కదలికగా మార్చింది. బక్లింగ్ సబ్స్ట్రేట్తో పోరాడే బదులు, ఫైబర్లు శక్తిని రెక్కలోకి ప్రసారం చేయగలిగాయి.
ఇంజనీరింగ్ కణజాలం కోసం వ్యాయామ కార్యక్రమం
కండరం ఉపయోగంతో మెరుగుపడుతుంది, మరియు MIT బృందం ఆ సూత్రాన్ని తమ రోబోట్కు వర్తింపజేసింది. వారు రోజుకు 15 నిమిషాలు సెకనుకు రెండు పల్స్ల చొప్పున కాంతితో కణజాలాన్ని ఉత్తేజపరిచారు, effectively కణాలను వ్యాయామం చేయించారు. ఉత్తేజపరచని నియంత్రణ సమూహంతో పోలిస్తే, శిక్షణ పొందిన కణజాలం రెక్క ఎంత దూరం స్థానభ్రంశం చేయగలదో నాలుగు రెట్లు పెరుగుదలను ఉత్పత్తి చేసింది. కండరం కూడా మన్నికైనదిగా నిరూపించబడింది: అది 30 రోజులకు పైగా యాంకర్ చేయకుండా పని చేస్తూనే ఉంది, పదేపదే సంకోచాన్ని తట్టుకోవాల్సిన జీవ పదార్థానికి ఇది అర్థవంతమైన వ్యవధి.
ఆ కలయిక — బలమైన అవుట్పుట్ ప్లస్ పొడిగించిన సహనం — బయోహైబ్రిడ్ ఈతగాడిని అస్సలు సాధ్యమయ్యేలా చేస్తుంది. జీవ కణజాలం పెళుసుగా ఉంటుంది, పోషకాలు అవసరం, మరియు పరిస్థితులు మారితే క్షీణిస్తుంది, కాబట్టి యాంకర్ లేకుండా నెల రోజుల పనితీరు యొక్క ఏదైనా ప్రదర్శన రోబోటిక్స్ ఫలితం మాత్రమే కాకుండా పదార్థ ఫలితం కూడా.
నిమిషానికి నాలుగు శరీర పొడవులు
వేగం విక్రయ స్థానం కాదు. దాని వేగవంతమైన వేగంతో, రోబోట్ నిమిషానికి సుమారు నాలుగు శరీర పొడవులు ప్రయాణించింది. ఇది చిన్నది, నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు దాని సృష్టికర్తలు అంగీకరించినట్లుగా, బహిరంగ సముద్రానికి సిద్ధంగా లేదు. ప్రదర్శనలో, ఒక పరిశోధకుడు చేతితో మార్గనిర్దేశం చేస్తుండగా అది సాధారణ చిట్టడవిలో కదిలింది మరియు తిరిగింది, ఇది స్వయంప్రతిపత్తి కంటే నియంత్రణను ఎక్కువగా ప్రదర్శిస్తుంది — రోబోట్ ఇప్పటికీ ఎక్కడికి వెళ్లాలో నిర్ణయించడానికి డిష్ వెలుపల ఉన్న వ్యక్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
ఈ వేదిక అందించేది భిన్నమైన డిజైన్ తత్వశాస్త్రం. కాంతి సిగ్నలింగ్ చేస్తుంది మరియు కండరం కదలిక చేస్తుంది కాబట్టి, సాంప్రదాయిక నీటి అడుగున రోబోట్లు మోసే దృఢమైన భాగాలు, వైరింగ్ మరియు విద్యుత్ సరఫరాలు లేకుండా యంత్రాన్ని నిర్మించవచ్చు. సన్నని, జెల్-అండ్-టిష్యూ శరీరం సూత్రప్రాయంగా మోటరైజ్డ్ సమానమైన దానికంటే సరళంగా మరియు చౌకగా ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యమవుతుంది — MIT బృందం తమ పని సూచించే దిశ ఇది.
బయోహైబ్రిడ్ ఈతగాళ్లు, అప్పుడు మరియు ఇప్పుడు
కాంతి-నియంత్రిత, కండర-శక్తితో నడిచే ఈతగాళ్లు పూర్తిగా కొత్తవి కావు. మునుపటి బయోహైబ్రిడ్ యంత్రాలు — జీవ కణజాలాన్ని ఇంజనీరింగ్ భాగాలతో కలిపే పరికరాలు — కదలికను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు దిశను మార్చడానికి కణాలను ఉపయోగించాయి. 2016లో, పరిశోధకులు కాంతి-సున్నితమైన ఎలుక గుండె కణాలతో నడిచే రోబోటిక్ రేను ప్రదర్శించారు. 2022లో, మానవ గుండె కణాలతో నిర్మించిన చేప ఆకారపు రోబోట్ తన స్వంత శక్తితో ఈదింది. MIT పరికరం ఆ వంశానికి జోడిస్తుంది, బాహ్య ఆప్టికల్ నియంత్రణ చుట్టూ మరియు సమలేఖనం మరియు సహనం కోసం ఇంజనీరింగ్ చేయబడిన కండర పొరతో ఒక డిజైన్తో.
ప్రదర్శన వదిలివేసే ప్రశ్నలు
చిట్టడవి పరుగు నియంత్రిత వాతావరణంలో నియంత్రణ యొక్క రుజువు, క్షేత్ర పరీక్ష కాదు. అనేక అడ్డంకులు పరిష్కరించబడలేదు. రోబోట్కు కాంతి మూలంతో ఆపరేటర్ అవసరం, కాబట్టి స్వయంప్రతిపత్తికి కొత్త సెన్సింగ్ మరియు నిర్ణయం తీసుకోవడం అవసరం, ప్రస్తుత డిజైన్ ప్రతిదీ ఆఫ్బోర్డ్ ఉంచడం ద్వారా ఉద్దేశపూర్వకంగా నివారిస్తుంది. జీవ కణాలను ప్రయోగశాల డిష్ వెలుపల సజీవంగా, ఆహారం ఇచ్చి మరియు క్రియాత్మకంగా ఉంచడం వాటిని సంకోచింపజేయడం నుండి వేరే సమస్య. మరియు కణజాలం యాంకర్ లేకుండా 30 రోజులకు పైగా పని చేస్తూనే ఉన్నప్పటికీ, మురికి, కదిలే, ఉష్ణోగ్రత-మారే నీటిలో ఆ పనితీరు ఎలా కొనసాగుతుందో అస్పష్టంగా ఉంది.
స్కేలింగ్ మరొక బహిరంగ ప్రశ్న. పెద్ద ఈతగాడికి దామాషా ప్రకారం ఎక్కువ కండరం, ఎక్కువ కాంతి మరియు దట్టమైన మాధ్యమం ద్వారా కదలడానికి ఎక్కువ శక్తి అవసరం, మరియు 15 mm వద్ద పనిచేసే రెక్క జ్యామితి పైకి అనువదించబడకపోవచ్చు. ప్రస్తుతానికి, సాధన చిన్నది మరియు నిజమైనది: కాంతికి సమాధానం ఇచ్చే కణాల ద్వారా నడిచే, ఈదే, తిరిగే మరియు ఒక నెల పాటు నిలిచే చూయింగ్ గమ్ కర్ర పరిమాణంలో ఉన్న యంత్రం.
ముఖ్యాంశం
MIT యొక్క రోబోట్ ప్రోటోటైప్ వాహనం కంటే యాక్చుయేటర్గా ఇంజనీరింగ్ కణజాలం ఏమి చేయగలదో ప్రదర్శన. కఠినమైన గాడుల జెల్, సమలేఖనం చేయబడిన కండర ఫైబర్లు మరియు ఉద్దేశపూర్వక శిక్షణ దినచర్య కలయిక నీటిలో తన రెక్కలను కొట్టగలిగేంత బలమైన మరియు ఒక నెల పాటు కొనసాగగలిగేంత స్థిరమైన ఈతగాడిని ఉత్పత్తి చేసింది. ఇది నిజమైన వాతావరణాల కోసం మృదువైన, చౌకైన ఈత యంత్రాలుగా అనువదించబడుతుందో లేదో చూపించాల్సి ఉంది — కానీ బ్లూప్రింట్ ఇప్పుడు టేబుల్పై ఉంది.
ఈ వ్యాసం New Atlas నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసం చదవండి.
Originally published on newatlas.com
