دانشمندان از “پوست انسان زنده” برای ساختن چهره ای برای ربات استفاده کردند و من را به گریه انداخت.

به تازگی دانشمندان ژاپنی برای رباتی که می تواند لبخند بزند، حرکت کند و چین و چروک داشته باشد، "چهره" ساخته اند.

بسیاری از کاربران پس از دیدن «ترمیناتور» به فکر افتادند.

این در واقع از یک فیلم علمی تخیلی نیست، بلکه یک "چهره رباتی" است که توسط تیم پروفسور شوجی تاکوچی و میچیو کاوای از دانشگاه توکیو در ژاپن با استفاده از بافت سلولی زنده پوست انسان ساخته شده است.

و این چهره به احتمال زیاد ابتدا برای افراد استفاده می شود.

نحوه قرار دادن "پوست انسان" روی ربات

بیش از یک دهه است که محققان روباتیک با مواد مختلف آزمایش می‌کنند و امیدوارند موادی را بیابند که بتواند از ماشین‌آلات پیچیده روبات‌ها محافظت کند و در عین حال نرم و سبک باشد، اما پیشرفت کند بوده است.

اگرچه پوست سیلیکونی فعلی روبات ها می تواند تا حدودی از پوست انسان تقلید کند، اما جزئیات هنوز کافی نیست نه تنها دستیابی به چسبندگی مناسب به دستگاه دشوار است، بلکه هنگامی که سطح آن خراشیده شود، اغلب بر عملکرد مکانیکی تأثیر می گذارد. عملیات، و این می تواند به راحتی به "اثر دره غیرعادی" منجر شود.

اگر رباتی را ببینیم که مردم را می ترساند، چگونه می توانیم در مورد خدمت به مردم صحبت کنیم؟

دانشمند ژاپنی شوجی تاکوچی این روش را در مقاله خود با عنوان "لنگرهای نوع سوراخ با الهام از رباط پوست برای صورت روباتیک پوشانده شده با پوست زنده (لنگرهای نوع سوراخ شده با الهام از رباط پوست برای صورت روباتیک پوشیده شده با پوست زنده)" توصیف کرد، زیرا پوستی که ایجاد می کند. ترکیبی از سلول های پوست انسان است، ظاهر و ظاهر آن بسیار شبیه پوست انسان است و مشکل تثبیت پوست ربات را تا حد زیادی حل می کند.

در انسان، یک شبکه رباط بزرگ وجود دارد که پوست را به عضلات و بافت های زیرین ثابت می کند.

با تقلید از ساختار لیگامانی پوست انسان و استفاده از سوراخ‌های V شکل ویژه طراحی شده در مواد جامد، راهی برای ترکیب پوست مصنوعی با ساختارهای ساختاری مکانیکی کشف کردیم. طراحی سوراخ‌های V شکل ساختار رباط‌های پوست انسان را تقلید می‌کند و به پوست اجازه می‌دهد تا با قطعات مکانیکی ربات بدون پارگی یا کنده شدن حرکت کند.

محققان همچنین توانایی این لنگر سوراخ‌دار برای تثبیت بافت پوست را از طریق یک سری آزمایش‌ها آزمایش و ارزیابی کردند:

ابتدا، برای نشان دادن تطبیق پذیری لنگرهای سوراخ شده بر روی اشیاء سه بعدی که خطوط پیچیده را می پوشانند، محققان یک دستگاه صورت سه بعدی پوشانده شده با معادل های پوستی ساختند.

با ریختن محلول پوستی ژل و انکوباسیون به مدت 7 روز، یک معادل پوستی ثابت روی لنگر تشکیل شد. به منظور تقلید از ساختار صورت انسان، آنها همچنین چند سوراخ کوچک در صورت ربات ایجاد کردند و آنها را با مقدار زیادی ژل حاوی مواد الاستیک پر کردند.

سپس کراتینوسیت های مصنوعی اپیدرمی روی درم تلقیح شدند و به مدت 17 روز کشت داده شدند و در نهایت پوست روباتی با لایه های درم و اپیدرم تشکیل شد.

این مطالعه اشاره کرد که ضخامت یکنواخت فضای تزریق کلاژن برای دستیابی به پوشش یکنواخت حیاتی است و نشان داد که ضخامت پوست در مناطق مختلف کانتور متفاوت است.

آزمایش‌ها همچنین نشان داده‌اند که استفاده از لنگرهای سوراخ‌دار برای محکم کردن معادل‌های پوستی حیاتی است، در غیر این صورت بافت به دلیل نیروهای انقباضی جدا می‌شود.

به منظور بررسی تأثیر لنگرهای سوراخ‌دار در مهار انقباض پوست، محققان دستگاه‌هایی با لنگرهای سوراخ‌دار با قطرهای مختلف (1 میلی‌متر، 3 میلی‌متر و 5 میلی‌متر) تولید کردند و ژل کلاژن حاوی فیبروبلاست‌های پوست طبیعی انسان را برای تشکیل درم به دستگاه تزریق کردند انقباض معادل پوستی در یک دوره 7 روزه مشاهده شد.

نتایج نشان می دهد که:

• نمونه‌های بدون لنگر در عرض 7 روز 84.5 درصد کوچک شدند، در حالی که نمونه‌های دارای لنگر بسیار کمتر کوچک شدند.
• یک لنگر با قطر 1 میلی متر انقباض را تا 33.6٪ محدود می کند.
• یک لنگر با قطر 3 میلی متر انقباض را تا 26.3 درصد محدود می کند.
• در 5 میلی متر، درجه انقباض 32.2٪ افزایش یافته است.

این ممکن است به این دلیل باشد که لنگرهای بزرگتر سطح بیشتری را اشغال می کنند و باعث می شوند بافت بیشتر به سمت مرکز منقبض شود.

محققان همچنین تأثیر تعداد نقاط لنگر را از طریق روش المان محدود ارزیابی کردند (با استفاده از فناوری شبیه‌سازی رایانه‌ای برای ارزیابی و تحلیل تأثیر تعداد نقاط لنگر بر عملکرد لنگرگاه:

• هرچه تعداد لنگرها بیشتر باشد، پوست در برابر نیروهای کششی مقاوم‌تر است.
• هنگامی که انکر بولت از نقطه تنش دور باشد، پوست تحت یک نیروی کوچک تغییر مکان می دهد.

یعنی نواحی با چگالی لنگر کمتر امکان تغییر شکل بیشتر را دارند اما تمایل دارند بارهای متمرکزی را روی یک لنگر ایجاد کنند. برعکس، چگالی لنگر بالاتر می تواند چسبندگی قوی تر و تغییر شکل کمتری ایجاد کند.

این نشان‌دهنده کاربرد بالقوه لنگرهای سوراخ‌دار برای فعال‌سازی انتخابی پوست صورت، بسیار شبیه به عضلات صورت انسان است. به عبارت دیگر، چیدمان چگالی های مختلف لنگر بر روی پوست کلید طراحی "بیان" روی پوست خواهد بود.

در بیان عاطفی انسان، پوست صورت اغلب از طریق انقباض ماهیچه های تقلیدی به شکل گیری عبارات هدایت می شود. بر روی این پوست، محققان همچنین ضخامت پوست، تراکم نقطه لنگر، طول لنگر و سایر عوامل را کنترل کردند تا به طور انتخابی پوست را تغییر شکل دهند و لبخندی شبیه به صورت انسان را بازسازی کنند.

چرا "پوست" بسیار مهم است

در واقع، پروفسور تاکئوچی همیشه از ترکیب بافت بیولوژیکی انسان و مواد مکانیکی برای ایجاد ربات‌هایی با ویژگی‌های انسانی‌تر حمایت کرده است. او فکر می کند:

پوست زنده راه حل نهایی برای دادن ظاهر و احساس بیولوژیکی به روبات ها است.

در سال 2022، او و تیمش از کلاژن و فیبروبلاست های پوستی برای ایجاد انگشتان پوستی انسان مانند استفاده کردند.

"پوست" مصنوعی ایجاد شده نه تنها خاصیت ارتجاعی خوبی دارد، بلکه می تواند با حرکات انگشتان چروک و کشیده شود و احساس بسیار نزدیک به انگشتان واقعی را به افراد بدهد.

و پوست نیز درجه خاصی از ترمیم پذیری دارد. محققان برش کوچکی روی "انگشت" بریدند و از یک پانسمان کلاژن برای پیچیدن آن استفاده کردند.

پس از این آزمایش، پروفسور تاکوچی گفت:

ما از سازگاری بافت پوست با سطح روبات شگفت زده شدیم.

در ژانویه امسال، او همچنین پیشنهاد تقلید از ماهیچه های انسان برای ساخت پاهای ربات را داد و یک ساختار مکانیکی ربات بیوهیبرید با ماشین آلات به عنوان استخوان و بافت انسانی به عنوان پوست و گوشت ایجاد کرد.

اگرچه پوست مصنوعی امروزی هنوز کمی "ترسناک" به نظر می رسد، اما در واقع شبیه سازی هر چه بیشتر ربات ها به انسان یکی از اهداف مهم ربات های انسان نما است.

این عمدتا به این دلیل است که ربات های انسان نما می توانند با تقلید از انسان در ظاهر، بیان و حرکات، تجربه تعامل طبیعی و دوستانه تری را ارائه دهند. این شباهت باعث می شود انسان در تعامل با ربات ها احساس راحتی بیشتری داشته باشد و پذیرش و اعتماد آنها را آسان تر می کند. تاکوچی شوجی گفت:

چهره‌ها و حالات انسان‌مانند ارتباطات و همدلی را در تعاملات انسان و ربات بهبود می‌بخشد و ربات‌ها را در مراقبت‌های بهداشتی، خدمات و همراهی مؤثرتر می‌سازد.

به عنوان مثال، در بسیاری از فیلم های علمی تخیلی، پوست واقع گرایانه انسان به ویژگی استاندارد ربات های انسان نما تبدیل شده است، حتی در "Liao Zhai" نیز "پوست نقاشی شده" زیبا انتخابی اجتناب ناپذیر برای ارواح برای نزدیک شدن به انسان است.

بدیهی است که انسان ها به طور طبیعی بیشتر احتمال دارد که با چهره ها و الگوهای رفتاری مشابه ارتباطات عاطفی برقرار کنند و حمایت عاطفی و همراهی را ارائه دهند. با تقلید از بیان انسان، صداها و زبان بدن، ربات‌های انسان‌نما می‌توانند راحت‌تر در محیط‌های کاری انسان ادغام شوند، از ابزار و تجهیزات مشابه انسان‌ها استفاده کنند و حتی نقش بازیگران، مدل‌ها یا خالقان هنری را پر کنند.

وانگ ییفان، استادیار دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا در دانشگاه فناوری نانیانگ در سنگاپور، گفت که این ترکیب پوست به روبات‌های بیوهیبرید این پتانسیل را می‌دهد که احساس کنند:

این می‌تواند فرصت‌هایی را برای ربات‌ها ایجاد کند تا انسان‌ها را حس کنند و با آنها ارتباط برقرار کنند.

با این حال، اگرچه این آزمایش موفقیت آمیز بود، هنوز راه زیادی تا استفاده از آن روی روبات ها وجود دارد.

اول، ما باید دوام و ماندگاری پوست کشت شده را در هنگام استفاده از روبات‌ها بهبود بخشیم، به‌ویژه مسائل مربوط به تغذیه و تامین رطوبت را بررسی کنیم. این ممکن است شامل ایجاد عروق خونی یکپارچه یا سایر سیستم های پرفیوژن در پوست باشد. دوم، افزایش استحکام مکانیکی پوست برای مطابقت با پوست طبیعی انسان بسیار مهم است. این امر مستلزم بهینه سازی ساختار و غلظت کلاژن در پوست کشت شده است.

وی همچنین خاطرنشان کرد که برای عملکرد واقعی، پوست مصنوعی در نهایت باید بتواند اطلاعات حسی مانند دما و لمس را به رباتی که آن را پوشیده است، منتقل کند و این هدف تحقیقاتی بعدی پروفسور تاکوشی است.

هدف ما ایجاد پوستی است که با ساخت تدریجی اجزای اساسی مانند رگ‌های خونی، اعصاب، غدد عرق، غدد چربی و فولیکول‌های مو، عملکردهای پوست واقعی را تقلید کند.

شایان ذکر است در صورت موفقیت‌آمیز بودن تحقیقات بر روی پوست مصنوعی، نه تنها می‌توان از آن در ساخت ربات استفاده کرد، بلکه در زمینه‌های دیگر از جمله طراحی و ساخت پروتز، درمان سوختگی، عواقب زیبایی، فلج صورت و… و غیره میچیو کاوای اکسپرس:

با توسعه فناوری هوش مصنوعی و چندین فناوری دیگر که به روبات‌ها اجازه می‌دهد نقش‌های بیشتری را ایفا کنند، الزامات عملکردی پوسته‌های ربات نیز در حال تغییر است.

در برخی از آزمایشات، محققان دریافتند که وقتی پوست ربات یک شکل را برای مدت طولانی حفظ می کند، می تواند فرآیند ایجاد چین و چروک را تکرار کند:

مدل‌های پوستی که چین و چروک را بازسازی می‌کنند، می‌توانند به طور بالقوه در آزمایش محصولات آرایشی و مراقبت از پوست که برای جلوگیری، به تاخیر انداختن یا بهبود چین و چروک طراحی شده‌اند، استفاده شوند.

این بدون شک نقش بسیار زیادی در تحقیق و آزمایش محصولات آرایشی و مراقبت از پوست جدید خواهد داشت.

این "پوست" که مخصوص ربات ها ایجاد شده است به احتمال زیاد ابتدا روی انسان ها استفاده خواهد شد.

بدیهی است که هنوز در مورد اینکه آیا این فناوری می‌تواند به ربات‌ها کمک کند تا انسان‌وارتر شوند، بحث‌هایی وجود دارد، اما ممکن است در زمینه‌هایی غیر از ربات‌ها استفاده شود.

آیا این نوع دیگری از موفقیت نیست؟

# خوش آمدید به دنبال حساب عمومی رسمی وی چت Aifaner: Aifaner (شناسه WeChat: ifanr در اسرع وقت در اختیار شما قرار خواهد گرفت).

Ai Faner |. لینک اصلی · مشاهده نظرات · Sina Weibo