باحثون يصنعون عضلات باستخدام الطابعة
تاريخ النشر: 13th, March 2025 GMT
يعمل فريق من الباحثين من المختبرات الفدرالية السويسرية لعلوم وتكنولوجيا المواد "إمبا" (EMPA) على عضلات مصنوعة من مواد لينة. والآن، ولأول مرة، طوروا طريقة لإنتاج هذه المكونات المعقدة باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد.
لا تقتصر العضلات الاصطناعية على تحريك الروبوتات فحسب، بل قد تتمكن يوما ما من دعم الأشخاص في العمل أو أثناء المشي أو استبدال الأنسجة العضلية المصابة.
لمواكبة نظيراتها البيولوجية، يجب ألا تكون العضلات الاصطناعية قوية فحسب، بل مرنة وناعمة أيضا. تُسمى العضلات الاصطناعية في جوهرها بـ"المحركات"، وهي مكونات تُحوّل النبضات الكهربائية إلى حركة.
تُستخدم هذه المحركات أينما يتحرك شيء ما بضغطة زر، سواء في المنزل أو في محرك السيارة أو في المنشآت الصناعية المتطورة. ومع ذلك، لا تتشابه هذه المكونات الميكانيكية الصلبة مع العضلات كثيرا حتى الآن.
تتكون ما تسمى بالمحركات المرنة العازلة "دي إي إيه" (DEA) من مادتين مختلفتين مصنوعتين من السيليكون: مادة قطب كهربائي موصلة، ومادة عازلة غير موصلة. وتتشابك هذه المواد في طبقات.
إعلانيقول الباحث في "إمبا" باتريك دانر "يشبه الأمر تشبيك أصابعك". عند تطبيق جهد كهربائي على الأقطاب الكهربائية، ينقبض المُشغل كالعضلة. وعند انقطاع الجهد، يعود إلى وضعه الأصلي، وفق تصريحاته التي نقلها موقع يوريك أليرت.
ونشرت دراسة الباحثين في مجلة تقنيات المواد المتقدمة.
يعلم دانر أن طباعة مثل هذا الهيكل بطابعة ثلاثية الأبعاد ليست بالأمر الهين. فرغم اختلاف خصائصهما الكهربائية بشكل كبير، يجب أن تتصرف المادتان اللينتان بشكل متشابه للغاية أثناء عملية الطباعة. يجب ألا تختلطا، بل يجب أن تظلا متماسكتين في المُشغل النهائي.
يجب أن تكون "العضلات" المطبوعة لينة قدر الإمكان حتى يُحدث التحفيز الكهربائي التشوه المطلوب. يُضاف إلى ذلك المتطلبات التي يجب أن تلبيها جميع المواد القابلة للطباعة الثلاثية الأبعاد، حيث يجب أن تسيل تحت الضغط حتى يُمكن إخراجها من فوهة الطابعة.
وبعد ذلك مباشرة، يجب أن تكون لزجة بما يكفي للحفاظ على الشكل المطبوع. يقول دانر "غالبا ما تكون هذه الخصائص متناقضة تماما. إذا حسنت إحداها، تتغير ثلاث خصائص أخرى.. عادة إلى الأسوأ".
من واقع افتراضي إلى قلب نابضبالتعاون مع باحثين من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، نجح دانر ودورينا أوبريس -التي تقود مجموعة أبحاث المواد البوليمرية الوظيفية- في التوفيق بين العديد من هذه الخصائص المتناقضة.
طُور حبران خاصان في "إمبا" وطُبعا في محركات مرنة عاملة باستخدام فوهة طورها الباحثان تازيو بليج ويان فيرمانت من المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا. يُعد هذا التعاون جزءا من مشروع "اللمسات الحسية" الواسع النطاق، وهو جزء من المجال الإستراتيجي للتصنيع المتقدم في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا. يهدف المشروع إلى تطوير قفاز يجعل العوالم الافتراضية ملموسة. صُممت العضلات الاصطناعية لمحاكاة مسك الأشياء من خلال المقاومة.
إعلانومع ذلك، هناك تطبيقات محتملة أكثر بكثير للمحركات المرنة. فهي خفيفة الوزن وصامتة، وبفضل عملية الطباعة الثلاثية الأبعاد الجديدة، يمكن تشكيلها حسب الحاجة.
يمكن أن تحل محل المحركات التقليدية في السيارات والآلات والروبوتات. وإذا طُورت بشكل أكبر، فيمكن استخدامها أيضا في التطبيقات الطبية. تعمل دورينا أوبريس وباتريك دانر بالفعل على هذه التقنية. يمكن استخدام طريقتهما الجديدة ليس لطباعة الأشكال المعقدة فقط، بل أيضا الألياف المرنة الطويلة.
تقول دورينا أوبريس "إذا تمكنا من جعلها أرق قليلا، فسنقترب كثيرا من كيفية عمل ألياف العضلات الحقيقية".
يعتقد الباحث أنه قد يكون من الممكن في المستقبل طباعة قلب كامل من هذه الألياف. ومع ذلك، لا يزال هناك الكثير مما يجب القيام به قبل أن يصبح هذا الحلم حقيقة.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: حريات رمضان ومع ذلک یجب أن
إقرأ أيضاً:
دراسة تحذر: كثرة الاعتماد على شات جي بي تي في الكتابة تكلفك قدراتك الذهنية
#سواليف
وجدت #دراسة_جديدة أن #الاعتماد على #روبوت_الدردشة #شات_جي_بي_تي، من شركة “OpenAI”، بكثرة يؤثر على قدرات التفكير النقدي.
وأجرى باحثون من مختبر “MIT Media Lab” بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وكلية ويلسلي، وكلية ماساتشوستس للفنون والتصميم، دراسةً استمرت أربعة أشهر ووجدوا أن مستخدمي النماذج اللغوية الكبيرة، مثل روبوت الدردشة شات جي بي تي أظهروا أداءً “بمستوى ضعيف باستمرار على المستويات العصبية واللغوية والسلوكية”.
وشمل ذلك انخفاض نشاط الدماغ لدى المشاركين، وضعف الشعور بالقدرة على التأليف والإبداع، وعدم القدرة على تذكر ما كتبوه، وهو ما استمر حتى عندما لم يُسمح لهم باستخدام أحد النماذج اللغوية الكبيرة، بحسب تقرير لموقع “Mashable” المتخصص في أخبار التكنولوجيا، اطلعت عليه “العربية Business”.
مقالات ذات صلةوأثبتت الدراسة -التي لم تخضع لمراجعة الأقران- أن الاعتماد على “شات جي بي تي” والنماذج اللغوية الكبيرة الأخرى يمكن أن يُضعف الذاكرة والتعلُم.
وقسمت الدراسة 54 مشاركًا إلى ثلاث مجموعات، كُلِّفت بكتابة مقالات مشابهة لاختبار “SAT” على مدار ثلاث جلسات. و”SAT” هو اختبار معياري أميركي يُستخدم كجزء من متطلبات القبل في الجامعات الأميركية.
واستخدمت إحدى المجموعات “شات جي بي تي” (عُرفت باسم مجموعة النماذج اللغوية الكبيرة)، واستخدمت مجموعة أخرى بحث غوغل (عُرفت باسم مجموعة محركات البحث)، ولم يُسمح للمجموعة الثالثة باستخدام أي أدوات (وعُرفت باسم “مجموعة الدماغ فقط”).
وفي جلسة رابعة إضافية ضمت 18 مشاركًا، كُلِّفت مجموعة النماذج اللغوية الكبيرة بكتابة مقال بدون “شات جي بي تي”، وسُمح لمجموعة “الدماغ فقط” باستخدام “شات جي بي تي”.
وقام الباحثون بقياس نشاط أدمغة المشاركين أثناء كتابتهم للمقالات باستخدام تخطيط كهربية الدماغ، وحللوا المقالات باستخدام معالجة اللغة الطبيعية (NLP)، وخضعت المقالات للتقييم من قِبل الذكاء الاصطناعي والبشر.
واكتشف الباحثون انخفاضًا حادًا في “الاتصال في نطاق موجات ألفا” (alpha band connectivity) لدى مجموعة النماذج اللغوية الكبيرة، وهو مقياس للقدرات المعرفية للدماغ مثل الذاكرة ومعالجة اللغة، مقارنةً بمجموعة “الدماغ فقط”.
وكان هذا واضحًا عندما طُلب من المشاركين الاستشهاد بما كتبوه في مقالاتهم السابقة. وجاء في الورقة البحثية للدراسة: “مستخدمو النماذج اللغوية الكبيرة أدوا بشكل ملحوظ بمستوى أقل بكثير في هذا المجال، حيث أبلغ 83% من المشاركين عن صعوبة في الاقتباس في الجلسة الأولى، ولم يقدم أي منهم اقتباسات صحيحة”.
وفي الجلسة الرابعة، حيث اضطرت المجموعة التي استخدمت “شات جي بي تي” سابقًا لكتابة مقال بدونه، استمر المشاركون في مواجهة صعوبة في اقتباس أي شيء مما كتبوه سابقًا.
ويشير هذا إلى أن المشاركين لم يكونوا يحتفظون فعليًا بما كتبوه أو استخلصوه من “شات جي بي تي”. في الواقع، بحلول الجلسة الثالثة، أفاد الباحثون أن معظم مقالات مجموعة النماذج اللغوية الكبيرة كانت في الغالب ردودًا منسوخة من “شات جي بي تي” مع “حد أدنى من التحرير”.
ومن التأثيرات الأخرى التي قاسها الباحثون مستوى الإحساس بـ”الملكية الفكرية” أو مدى اعتقاد المشاركين بأنهم من ألفوا المقال بأنفسهم كليًا.
وبالمقارنة مع مجموعة “الدماغ فقط”، التي أظهرت باستمرار شعورًا شبه كامل بالملكية، أظهرت مجموعة النماذج اللغوية الكبيرة “شعورًا مجزأً ومتضاربًا بالإبداع”، حيث ادّعى البعض الملكية الفكرية الكاملة أو الجزئية أو عدم الملكية على الإطلاق.
الأمم المتحدة.. ثمانون عامًا : السقف الأخير للعالم المفتوح على المجهول