Изследователи съживяват отдавна изчезнало фосилно същество като робот

Досега, когато учените и инженерите са разработвали меки роботи, вдъхновени от живи организми, те са се фокусирали върху живи, съвременни примери. Например, по-рано докладвахме за приложения на мека роботика, която имитира калмари, скакалци и гепарди. За първи път обаче екип от изследователи комбинира принципите на меката роботика и палеонтологията, за да изгради мека роботизирана версия на плевроцистит, древно морско създание, съществувало преди 450 милиона години.

Плевроцистидите са свързани със съвременните бодлокожи като морски звезди и крехки звезди. Организмът има голямо значение в еволюцията, защото се смята, че е така Първите бодлокожи Той можеше да се движи: използваше мускулест хобот, за да се движи по морското дъно. Но поради липса на фосилни доказателства учените… Не разбрах ясно Как организмът е използвал багажника, за да се движи под водата? „Въпреки че неговите житейски навици и поза са сравнително добре разбрани, механизмите, които контролират движението на хобота му, са силно противоречиви“, казаха авторите на публикувано по-рано проучване, фокусирано върху хобота на бодлокожите. NB.

Новоразработената реплика на мек робот (наричана още „ромб“) на бодлокожа позволи на изследователите да дешифрират движението на организма и различни други мистерии, свързани с еволюцията на бодлокожата. В своето проучване те също твърдят, че репликата ще послужи като основа за палеонтологията, сравнително нова област, която използва мека роботика и фосилни доказателства за изследване на биомеханичните разлики между формите на живот.

Направете копие на мекия робот

Има много причини, поради които учените не се опитват да направят мека роботизирана версия на нещо толкова изчезнало и старо като плиороцестид. Трудно е да се разбере как се движи един организъм, защото няма съвременен аналог. В допълнение, вкаменелостите предоставят само ограничена информация за това как се е движил даден организъм. Например, докато някои изследователи предполагат, че плевроцистидите са плували, Други спорят Те показаха гребни или синусоидални движения.

За да преодолеят тези предизвикателства, изследователите са работили с палеонтолози, които се специализират в бодлокожите. Те събраха изображения на вкаменелости, компютърна томография и всички други доказателства, които можеха да намерят, и след това използваха тези данни, за да проектират тялото и стъблото на плевралния сак. След това те използваха еластомерно формоване и 3D печат, за да изградят различните части на робота въз основа на дизайна.

Когато се опитаха да накарат робота да се движи с помощта на торса (като истински крайник), те се изправиха пред друго предизвикателство. „Мекият задвижващ механизъм използва нитинолова жица, сплав с памет на формата (SMA), която често изгаря и се разтяга завинаги. Това изисква да се направят много стъбла (около 100 бяха направени) и да се сменят, когато се повредят.“

Гладкият мускулен ствол на плевралните клетки също беше труден за възпроизвеждане, тъй като изследователите не можаха да използват конвенционални задвижващи механизми, които са обемисти и изключително твърди. „Вместо това трябваше да използваме специална жица за „изкуствен мускул“, състояща се от никел-титанова сплав, която се свива в отговор на електрическа стимулация. Това ни позволи да създадем двигател, подобен на торса“, добави Кармел Маджиди, старши автор на изследването и професор по машинно инженерство в университета Карнеги Мелън.“Той отговаря на гъвкавостта на естествен мускулест ствол.“

След това изследователите проведоха някои симулации, за да видят как ромбът вероятно ще се движи под водата. Те откриха, че по-дългият торс води до по-добро движение. Според проучването това е в съответствие с фосилни доказателства, предполагащи еволюцията на по-дълги крака в плеврата с течение на времето.

След като проучиха симулациите, изследователите поставиха робота в аквариум с размери 42 на 42 инча с дънна повърхност, подобна на морското дъно. Те проведоха множество тестове, всеки с продължителност две минути, за да изследват движението на робота. „Ние демонстрираме, че широката, размахваща походка може да бъде най-ефективната за тези бодлокожи и че увеличаването на дължината на тялото може да е довело до значително увеличение на скоростта с минимални допълнителни разходи за енергия.“ NB В техните проучвания.

Проучване на изчезнали животни

Създаването на точни копия на древни, изчезнали същества с помощта на палеонтологията звучи интересно, но какво могат да ни кажат роботите, което вкаменелостите не могат? Когато зададохме този въпрос на Маджиди, той обясни, че съсредоточавайки се само върху роботи, вдъхновени от съществуващи видове, учените може би пропускат чудесна възможност да научат биологичните и еволюционните принципи, които управляват живота на много други форми на живот.

Например, според една оценка, тя включва съвременни организми Само 1 процент От всички форми на живот, които някога са съществували на Земята. „Можем да започнем да се учим от 99 процента от видовете, които някога са бродили по Земята, вместо само от 1 процент. Има много същества, които са били успешни в продължение на милиони години, които са изчезнали поради драстични промени в тяхната среда“, каза Маджиди пред Ars Technica.

Меките роботизирани копия на такива същества предоставят на палеонтолозите мощен инструмент за създаване на експериментални тестови платформи за изследване на хипотези за това как тези древни форми на живот са се движили и еволюирали.

Настоящото проучване успешно демонстрира, че е възможно да се използват меки роботи за „съживяване“ на изчезнали организми и изучаване на тяхното движение и биомеханика. „Това никога не е било правено досега в общността на меката роботика и се надяваме, че ще вдъхнови повече изследвания в тази област“, ​​добави Десатник.

PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2306580120 (Относно цифровите идентификатори)

Рупендра Брахамбхат е опитен журналист и режисьор. Той отразява новини от науката и културата, а през последните пет години работи активно с някои от най-иновативните новинарски агенции, списания и медийни марки, работещи в различни части на света.