طوَّر فريق من الباحثين في جامعة سنغافورة الوطنية نوعاً جديداً من الروبوتات القادرة على السباحة، حيث لا يعتمد هذا الروبوت على محركات أو بطاريات تقليدية، بل على عضلات حية مُنَمّاة في المختبر. يُعتبر هذا الابتكار تقدماً ملحوظاً في مجال الروبوتات الهجينة الحيوية، حيث يعالج أحد أبرز القيود التي واجهت هذا المجال لسنوات، والمتمثلة في ضعف القوة التي تولِّدها الأنسجة العضلية الاصطناعية.
من خلال ابتكار نظام تستطيع فيه العضلات "تدريب نفسها"، تمكن الباحثون من تحسين الأداء بشكل كبير، مما أتاح للروبوت مرونة تَحقُّق سرعة قياسية ضمن فئته. يعتمد الابتكار على تصميم جديد يجمع شريحتين من العضلات الهيكلية المُنَمّاة في المختبر ضمن نظام ميكانيكي مترابط، حيث يؤدي انقباض إحداهما إلى شدِّ الأخرى، مما يخلق حلقة تغذية راجعة ذاتية.
تفاصيل الحدث
تم تطبيق هذه العضلات المحسَّنة على روبوت سباحة صغير يُعرف باسم "أوسترابوت (OstraBot)", الذي صُمِّم لمحاكاة أسلوب الحركة لدى بعض أنواع الأسماك. وبفضل نظام الحركة الجديد، تمكَّن الروبوت من الوصول إلى سرعة بلغت 467 مليمتراً في الدقيقة، وهي تُعدُّ الأعلى المُسجَّلة حتى الآن لروبوت هجين حيوي يعتمد على عضلات هيكلية.
تكمن أهمية هذا الإنجاز في أنَّ الروبوتات الهجينة الحيوية التي تجمع بين مكونات بيولوجية حية وهياكل هندسية لطالما عدّت واعدة، لكنها كانت محدودة القدرات. فعلى الرغم من أنَّ العضلات البيولوجية توفِّر مزايا واضحة مثل المرونة والكفاءة، فإنَّ ضعف قدرتها على توليد القوة شكَّل عائقاً أمام استخدامها العملي.
السياق والخلفية
أوضح الباحثون أن ضعف العضلات المُنَمّاة كان يمثل "عنق زجاجة" حقيقياً. فإذا لم يتمكَّن المُشغِّل الحيوي من توليد قوة كافية، فلن يستطيع الروبوت الحركة بفاعلية. من خلال تجاوز هذا التحدي، يفتح النهج الجديد الباب أمام استخدامات أوسع لهذا النوع من الأنظمة، حيث قد تُمكِّن العضلات الأقوى والقادرة على "التدريب الذاتي" من تطوير تطبيقات يصعب تحقيقها باستخدام الروبوتات التقليدية.
من بين التطبيقات المحتملة، الأجهزة الطبية ذات التدخل المحدود، حيث يمكن لروبوتات لين تعمل بالعضلات أن تتحرَّك داخل الجسم البشري بأمان أكبر، مع تقليل خطر إلحاق الضرر بالأنسجة الحساسة. كما أنَّ مكونات هذه الروبوتات الحيوية قد تجعلها أكثر توافقاً مع البيئة البيولوجية.
التداعيات والتأثير
في المجال البيئي، يمكن استخدام هذه الروبوتات الصغيرة والمُوفِّرة للطاقة في مراقبة النظم البيئية الحساسة، حيث تسهم بنيتها اللينة وإمكانية تصنيعها من مواد قابلة للتحلل في تقليل الأثر البيئي طويل الأمد. ومن الرؤى المستقبلية في هذا المجال تطوير روبوتات قابلة للتحلل بالكامل، تتحلل بأمان بعد إتمام مهامها.
يعكس هذا البحث توجهاً أوسع نحو دمج علم الأحياء بالهندسة، حيث تسعى الأنظمة الهجينة الحيوية إلى محاكاة خصائص الكائنات الحية مثل القدرة على التكيُّف والكفاءة. وقد استكشفت أبحاث سابقة استخدام خلايا عضلة القلب التي تنقبض ذاتياً، أو أنظمة يتم التحكم بها عبر خلايا عصبية مزروعة.
الأثر على المنطقة العربية
تُسهم هذه الدراسة في معالجة جزء من التحديات التي تواجه تطوير الروبوتات الحيوية، مما قد يفتح آفاقاً جديدة للابتكار في المنطقة العربية. مع تزايد الاهتمام بالتكنولوجيا الحيوية، يمكن أن تسهم هذه التقنيات في تحسين الرعاية الصحية والبيئة، مما يعزز من قدرة الدول العربية على المنافسة في مجالات البحث والتطوير.
في الختام، يُعتبر هذا الإنجاز خطوةً تقنيةً مهمةً نحو مستقبل تتحوَّل فيه الروبوتات من أنظمة ميكانيكية بحتة إلى أنظمة تستلهم، بل وتدمج خصائص الكائنات الحية، مما يُعزز من فرص الابتكار في مجالات متعددة.