لأول مرة في العالم .. ابتكار روبوت هجين قادر على "السمع" باستخدام أذن جرادة

حقق فريق من الباحثين في جامعة تل أبيب تطورا تكنولوجيا وبيولوجيا غير مسبوق في العالم، بابتكار روبوت هجين بيولوجيا "يسمع" من خلال أذن جرادة ميتة.

ولأول مرة، تم توصيل أذن جرادة ميتة بإنسان آلي يستقبل الإشارات الكهربائية للأذن ويستجيب وفقا لذلك. والنتيجة غير عادية: عندما يصفق الباحثون مرة واحدة، تسمع أذن الجراد الصوت ويتحرك الروبوت إلى الأمام. وعندما يصفق الباحثون مرتين، يتحرك الروبوت للخلف.

وتمكن الإنسان الآلي من سماع الأصوات عبر أذن الجرادة الميتة في أول تجربة في العالم تستخدم طريقة Ear-on-a-Chip لإنشاء جهاز حسي طويل الأمد.

وأعلن فريق جامعة تل أبيب عن Ear-bot الجديد الذي يستبدل ميكروفونا إلكترونيا في إنسان آلي هجين حيوي بأذن الحشرة، ما يسمح للآلة باستقبال الإشارات الكهربائية من البيئة المحيطة والاستجابة وفقا لذلك.

وعلى الرغم من أن التجربة تبدو غريبة، فقد أجرى الفريق الاختبار لفهم كيف يمكن دمج الأنظمة البيولوجية، وخاصة الأنظمة الحسية، في الأنظمة الميكانيكية.

وقال الدكتور بن م. معوز: "اخترنا حاسة السمع، لأنه يمكن مقارنتها بسهولة بالتقنيات الموجودة، على عكس حاسة الشم، على سبيل المثال، حيث التحدي أكبر بكثير".

وأضاف: "كانت مهمتنا هي استبدال الميكروفون الإلكتروني للروبوت بأذن حشرة ميتة، واستخدام قدرة الأذن على اكتشاف الإشارات الكهربائية من البيئة، وفي هذه الحالة الاهتزازات في الهواء، وباستخدام شريحة خاصة، تحويل مدخلات الحشرات إلى ذلك. من الروبوت".

وبدأ الدكتور معوز وفريقه بتصميم روبوت قادر على استقبال الإشارات من البيئة والاستجابة لها.

ثم اختار الفريق استخدام أذن من جرادة صحراوية بالغة، والتي وقع تخديرها بثاني أكسيد الكربون، وقطعوا رأسها ثم بتروا جناحيها ورجليها.

ثم تم استئصال الأذن عن طريق قطعها "بحذر" وتحديدها وقطع العصب السمعي.

وعلى مدار مئات الملايين من السنين من التطور، طورت الحشرات مستشعرات بسيطة وحساسة ببراعة، وهي صغيرة وخفيفة الوزن وقابلة للتكيف مع بيئات متنوعة للغاية، وتتميز باستهلاك منخفض للطاقة، وتتفوق على العديد من أجهزة الاستشعار الاصطناعية، نشرت الدراسة في MDPI.

وقال الباحثون: "هذه الخصائص الفريدة جعلت هذه المستشعرات البيولوجية جذابة للغاية للاستخدام في التطبيقات التكنولوجية".

ولإنشاء Ear-on-a-Chip، وضع الفريق أذن الحشرة وأعصابها في بيئة مائية سمحت بتدفق الهواء والصوت من خلالها.

وتم توصيل ذلك بأقطاب شفط مصنوعة خصيصا، ما أدى إلى ظهور شريحة ميكروفلويديك يمكن ربطها بالروبوت الهجين الحيوي.

وحلت شريحة الموائع الدقيقة محل الميكروفون العادي للروبوت، ما أدى إلى ما يسميه الباحثون Ear-bot واستجاب النظام للأصوات كما لو كان لا يزال يستخدم الميكروفون الأصلي الميكانيكي.

وعندما صفق الباحث، حددت أذن الجراد الصوت وحولته إلى إشارة كهربائية تم نقلها إلى نظام القياس الكهربية (EMS) ونظام التحكم ومعالجة الإشارات (CSPS)، والذي يتحكم في حركات الروبوت وفقا لعدد التصفيقات.

وتقول الدراسة: "الأهم من ذلك، كان النظام قادرا على التمييز بين الضوضاء المتأصلة في الروبوت بسبب المحركات، والضوضاء التي يصنعها الإنسان (التصفيق)".

وتابعت: "كما هو موضح، كانت الأذن حساسة لمجموعة واسعة من الترددات، وبالتالي يمكنها الاستجابة لحقيقة الصوت".

ويجب أن يكون مفهوما أن الأنظمة البيولوجية تستهلك طاقة ضئيلة مقارنة بالأنظمة الإلكترونية. وأوضح الدكتور معوز: "إنها مصغرة، وبالتالي فهي اقتصادية وفعالة للغاية".

وأشار إلى أنه "يمكن استخدام المبدأ الذي أظهرناه وتطبيقه على حواس أخرى، مثل حاسة الشم والبصر واللمس. على سبيل المثال، تتمتع بعض الحيوانات بقدرات مذهلة على اكتشاف المتفجرات أو المخدرات، ويمكن أن يساعدنا إنشاء روبوت ذي أنف بيولوجي في الحفاظ على حياة الإنسان والتعرف على المجرمين بطريقة تبدو اليوم غير ممكنة. كما تعرف بعض الحيوانات كيفية اكتشاف الأمراض. ويمكن لأخرى الشعور بقدوم الزلازل".