Σμήνος ρομπότ μιμείται τη μορφογένεση των κυττάρων

Οι ερευνητές προγραμμάτισαν τα ρομπότ με στόχο να μιμηθούν τα κύτταρα σε έναν ιστό.

300 μικροσκοπικά ρομπότ, με μέγεθος όσο ενός νομίσματος και το μόνο που ήταν προγραμματισμένα να κάνουν είναι μια βασική επικοινωνία με τα γειτονικά τους, μέσω υπερύθρων, δούλεψαν σαν ομάδα. Κατάφεραν να αναδιοργανώνονται και να μιμούνται τη μορφογένεση των ιστών, χωρίς να είναι προγραμματισμένα να το κάνουν.

Η μορφογένεση είναι η βιολογική διαδικασία που κάνει εκατομμύρια κύτταρα να διατάσσονται έτσι ώστε να σχηματίζουν δομές σε διάφορα λειτουργικά σχήματα στο στάδιο της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Είναι μια διαδικασία που επηρεάζεται από τις γειτονικές αλληλεπιδράσεις των κυττάρων, το ευμετάβλητο περιβάλλον τους και ελέγχεται από το γενετικό κώδικα που είναι πανομοιότυπος σε καθένα από αυτά τα κύτταρα.

Η μορφογένεση στη φύση μπορεί να ακολουθήσει δύο προσεγγίσεις. Την ιεραρχική, ελεγχόμενη από την αρχή έως το τέλος, και την αυθόρμητη, όπως είναι τα μοντέλο διάχυσης-αντίδρασης του Turing.

Πολύ πριν περιγραφεί η δομή του DNA, o Alan Turing, εντυπωσιασμένος από την ύπαρξη των αριθμών Fibonacci στη δομή των φυτών, επιχείρησε να βρει τα μαθηματικά μοντέλα που καθορίζουν τις διαδικασίες μορφογένεσις των οργανισμών, όπως την σειρά τη θέση των ριγών στις λεοπαρδάλεις.

Δεν είναι το πρώτο μοντέλο σμήνους ρομπότ, αλλά είναι το πρώτο που έφτιαξε μόνο του τη μορφολογία. Στα προηγούμενα μοντέλα οι ερευνητές τα είχαν ήδη προγραμματίσει για το τι σχήμα έπρεπε να πάρουν. Τα σχήματα που πήραν τα νέα αυτά ρομπότ προέκυψαν από τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις. Ουσιαστικά αυτό που βλέπουμε είναι άμορφα σχήματα που δε μοιάζουν και τόσο συγκλονιστικά, αλλά δείχνουν ότι τα σμήνη ρομπότ είναι δυναμικά και προσαρμοστικά στο περιβάλλον τους. Και αν κάτι χαλάσει το σχήμα τους είναι ικανά να επαναδιαταχθούν σε άλλο σημείο.

Τα σμήνη ρομπότ είναι μια τόσο δυναμική τεχνολογία που θα αποτελέσει σπουδαίο εργαλείο στην εξερεύνηση περιοχών, μετά από ένα σεισμό για παράδειγμα, και στα κατασκευαστικά έργα, αφού μπορούν να σχηματίζουν τρισδιάστατες δομές, όπως προσωρινές γέφυρες. 

--

Πηγή:

  1. Turing, A. M. (1990). The chemical basis of morphogenesis. Bulletin of mathematical biology52(1-2), 153-197.
  2. BY I. SLAVKOV, D. CARRILLO-ZAPATA, N. CARRANZA, X. DIEGO, F. JANSSON, J. KAANDORP, S. HAUERT, J. SHARPE (2018) Morphogenesis in robot swarms.SCIENCE ROBOTICS 19 DEC 2018
  3. Rubenstein, M., Cornejo, A., & Nagpal, R. (2014). Programmable self-assembly in a thousand-robot swarm. Science345(6198), 795-799.

Χρησιμοποιούμε cookies που μας επιτρέπουν μια σειρά από λειτουργίες που ενισχύουν την εμπειρία σας στην ιστοσελίδα μας.
Κάνοντας κλικ στο "Συμφωνώ" ή συνεχίζοντας να χρησιμοποιείται την ιστοσελίδα bioximikos.gr συμφωνείτε με τη χρήση cookies.