بایگانی سال: 2019

اگر فکر می‌کنید ربات‌هایی به اندازه‌ی سگ یا انسان خیلی هیجان‌انگیز هستند، علم به سرعت درحال پیشرفت میکرو-رباتیک با ساخت ریز ربات‌ها چیز دیگری می‌گوید. هیجان‌انگیزترین ربات‌ها حتی به سختی دیده می‌شوند.

نیم قرن پس از جمله‌ی ماندگار «جهشی بزرگ برای بشریت» از نیل‌آرمسترانگ، ظاهراً مقیاس جهش‌های بزرگ بشر بسیار کوچک شده است. بله، هنوز هم نسبت به چیزهای بزرگی مثل آسمان‌خراش‌ها و راکت‌های جاذبه‌گریز هیجان داریم، با اینحال بسیاری از جهش‌های بزرگمان نسبت به سال قبلشان به طرزی باور نکردنی در ابعاد بسیار کوچکی اتفاق می‌افتند. نسل جدید تجهیزات قابل حمل مثل لپ‌تاپ و گوشی و ساعت‌های هوشمند صرفاً میلی‌مترهای ناچیزی از ضخامت قبلی‌ها کم می‌کنند تا کمی کوچک‌تر و قابل‌حمل‌تر از قبل‌شان بشوند. فناوری کریسپر CRISPER/cas9 به محققین اجازه می‌دهد در ابعاد یک ژن دست به ویرایش بزنند که بالقوه می‌تواند بیماری‌ها را ریشه‌کن کند. و فرایندهای نوین در مقیاس نانومتر، تراشه‌سازان را قادر می‌سازد ترانزیستورهای بیشتر و بیشتری در مدارهای داخلی جای بدهند و هر  ۱۲ الی ۱۸ ماه قدرت پردازش را دوبرابر بکنند.

دنیای رباتیک هم از این قاعده مستثنی نیست. خیال می‌کنید ربات‌هایی مثل ربات سگ‌نمای Spot و انسان‌نمای Atlas از شرکت بوستون داینامیکس، چون بیشتر از سایرین دیده می‌شوند، پس بالای قله‌ی نوآوری هم قرار دارند؟ خیلی عجله نکنید!  آنسوی کوچک‌تر این طیف، شاید پیشرفت‌ها خیلی به چشم نیایند، اما با ابعادی که دارند بسیار هیجان‌انگیزتر هستند.

به دنیای ریز-ربات‌ها در ابعاد میکرو خوش آمدید. دسته‌بندی خاصی از علم رباتیک که هرچند از خواهر و برادرهای بزرگِ آهنی‌شان کمتر نظر مردم را جلب و نگاه‌ها را برمی‌گرداند، اما هر ذره‌شان به همان اندازه متحول کننده است. این ریز ربات‌ها کاربردهای گسترده‌ای، از انجام شاهکارهای جراحی در مقیاس میکرو و نانو گرفته تا جستجوی دیگر سیارات دارند.

استفاده از ریز ربات‌ها در روش‌های درمانی غیرتهاجمی یا کمتر تهاجمی

وقتی مردم از ریز ربات‌ها حرف می‌زنند بیشتر از ضمیر جمع استفاده می‌کنند. شاید تصورمان چندین ربات با سایز بزرگ باشد که باهم کار می‌کنند. اما کار گروهی چنین ربات‌هایی محدود به چند کارکرد خاص خواهد بود. همچون ترانه‌ی «بلوار رویاهای برباد» از Green Day، ربات‌هایی در مقیاس بزرگ هم صرفاً برای تنها راه‌رفتن (یا غلطیدن و خزیدن) ساخته شده‌اند. درست خلاف آنچه در سوی کوچکتر این طیف شاهد هستیم. دی‌جیو‌کیم، دانشجوی Phd از دانشگاه جورجیا که درباره ریز ربات‌ها تحقیق می‌کند می‌گوید:

ربات‌های معمولی باید خیلی پیچیده باشند تا بتوانند به‌تنهایی کارهای پییچیده‌ای بکنند. در حالیکه ریز ربات‌ها می‌توانند جایگزین بسیار ارزان‌تر و ساده‌تری باشند. بجای اتکا به یک ربات برای اجرای کارهای پیچیده‌ی خاص، می‌توان از گروه بزرگی از ریزربات‌ها استفاده کرد که در همکاری با هم و به روش‌های گوناگون کارهای مختلفی بکنند.

ربات‌هایی که کیم روی آن‌ها کار می‌کرده فقط چند میلی‌متر طول دارند و به اندازه‌ی یک مورچه هستند. البته گروه او امیدوار است در آینده کوچکتر از این هم بشوند. آن‌ها اسمشان را فِرچه‌بات‌ (Bristle-bot) گذاشته‌اند. مخلوقات چاپ سه‌بعدی که روی چهار یا شش پای فِرچه مانند حرکت می‌کنند. حرکتشان از ریز لرزه‌هایی است که علتش محرک پیزوالکتریک (piezoelectric) ساخته شده از «تیتانات زیرکونات سرب» است که بر پشتشان سوار شده است.

چطور از آن‌ها استفاده خواهیم کرد؟

کیم، اینطور ادامه می‌دهد:

از نظر من بهترین کارکرد در دنیای حقیقی برای فرچه‌بات‌ها، استفاده از آن‌ها برای بررسی مکان‌هایی است که انسان یا ربات‌های عادی نمی‌توانند به آن دسترسی داشته باشند. مثل شکاف یا تَرک‌های موجود در زیرساخت‌های عظیم و ماشین‌آلات پیچیده. فرچه‌بات‌ها می‌توانند با تقلید رفتار حشراتی که دنبال غذا هستند، در بازگشت خوراک اطلاعاتی مورد نظرمان را تهیه کنند.

هرچند متین‌سیتی معتقد است که علم پزشکی بیشترین زمینه‌ی مصرف این ریز ربات‌ها خواهد بود:

معتقدم بیشترین تأثیر علمی و اجتماعی ریز ربات‌های متحرک در بخش مراقبت‌های پزشکی خواهد بود. جایی که ریز ربات‌های کنترل از راه دور می‌توانند وارد مناطقی از بدن انسان بشوند که قبلا غیرقابل دستیابی یا حداقل بسیار سخت بودند. بنابراین می‌توانند در بسیاری از روش‌های درمان غیرتهاجمی/کمتر تهاجمی کوتاه و درازمدت استفاده شوند. گروه من تمرکزشان را بر استفاده از ریز ربات‌ها در عملیات پزشکی گوناگون همچون درمان هدفمند سرطان، باز کردن رگها، ازبین‌بردن لخته‌ها و ریزجراحی‌ها گذاشته‌اند.

پژوهشگران دانشگاه فلیندرز در استرالیا با استفاده از هوش مصنوعی، واکسنی مؤثر علیه آنفلوآنزا طراحی کرده‌اند.

گروهی از دانشمندان دانشگاه فلیندرز در جنوب استرالیا واکسن جدیدی توسعه داده‌اند که به‌نظر می‌رسد اولین داروی انسانی در جهان محسوب می‌شود که کاملا به‌وسیله‌ی هوش مصنوعی توسعه داده شده است.

اگرچه قبلا نیز داروهایی با استفاده از کامپیوتر طراحی شده بود، اما این واکسن حاصل کاری پیشرفته‌تر بوده و به‌صورت مستقل با استفاده از یک برنامه‌ی هوش مصنوعی طراحی شده است که SAM یا «الگوریتم جستجوی لیگاندها» خوانده می‌شود.

نیکولای پترووسکی که رهبری این پروژه را بر عهده داشته است، می‌گوید:

نام این الگوریتم برگرفته از کاری است که باید انجام دهد: جستجوی تمام ترکیبات ممکن برای یافتن یک داروی مناسب انسانی (که لیگاند نیز نامیده می‌شود). ما مجبور بودیم برنامه‌ی هوش مصنوعی را با استفاده از اطلاعات مجموعه‌ای از ترکیبات شناخته‌شده که سیستم ایمنی انسان را فعال می‌کنند و مجموعه‌ای از ترکیباتی که روی این سیستم اثری ندارند، آموزش دهیم. سپس وظیفه‌ی هوش مصنوعی این بود که بتواند به‌خودی‌خود بین دارویی که اثربخش است و دارویی که اثری ندارد، تمایز قائل شود. سپس برنامه‌ی دیگری به نام «داروساز مصنوعی» ساختیم که تریلیون‌ها ترکیب شیمیایی مختلف را ایجاد کرد و آن‌ها را وارد سیستم SAM کردیم تا تمام این ترکیبات را بررسی کند و ببیند کدام‌یک می‌تواند داروی مناسبی برای انسان باشد.

وی در ادامه گفت: نتایج نشان می‌داد که SAM نه‌تنها توانایی شناسایی داروهای خوب را دارد بلکه حتی نسبت‌به داروهای موجود، داروهای بهتری را پیشنهاد می‌کند. ما داروهای معرفی‌شده به‌وسیله‌ی SAM را سنتز و وارد آزمایش‌های حیوانی کردیم تا توانایی آن‌ها را در زمینه‌ی بهبود اثربخشی واکسن آنفلوآنزا تأیید کنیم.

پترووسکی می‌گوید که این روش به‌طور بالقوه فرایندهای کشف و توسعه‌ی داروها را چندین سال کوتاه‌تر می‌کند و هزینه این کار را نیز میلیون‌ها دلار کاهش می‌دهد. این پژوهش از سوی مؤسسه‌ی ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی آمریکا (بخشی از مؤسسه‌ی ملی سلامت کشور آمریکا) حمایت مالی شد.

پترووسکی افزود: ما در حال حاضر براساس نتایج حاصل از آزمایش‌های حیوانی می‌دانیم که این واکسن در برابر آنفلوآنزا بسیار محافظت‌کننده است و نسبت‌به واکسن‌های موجود عملکرد بهتری دارد.