Επιστήμονες μετέτρεψαν νεκρές αράχνες σε ...ζόμπι

Eπιστήμονες του Rice University (στο Χιούστον, του Τέξας) διαπίστωσαν μια μέρα πως μία νεκρή αράχνη άλλαζε θέσεις μέσα στο εργαστήριο τους. Αυτό που ανακάλυψαν έγινε η τελευταία σημείωση στη λίστα του τομέα που λέγεται 'νεκρορομποτική'. Που για τους προφανείς λόγους, προκαλεί ένα άγχος.

Οι επιστήμονες 'ανέστησαν' μέρος του σώματος νεκρής αράχνης. Για την ακρίβεια, το έκαναν να λειτουργεί ως μηχανική λαβή υψηλής ταχύτητας, μιμούμενη την ενεργοποίηση και τα λειτουργικά χαρακτηριστικά της άρθρωσης. Γιατί;

Όπως προσπαθούσαν να καταλάβουν οι ερευνητές του πανεπιστημίου του Τέξας πώς ένας νεκρός οργανισμός συνεχίζει να κινείται, παρατήρησαν (έπειτα από ευθανασία του πλάσματος) πώς κουλουριαζόταν η αράχνη όταν πέθαινε. Ανακάλυψαν ότι τα πόδια του αρθρόποδου δεν έχουν μύες.

Για την ιστορία, οι αράχνες δεν κατατάσσονται στα έντομα, αλλά στην κατηγορία όπου ανήκουν το 80% των ειδών ζώων. Είναι η συνομοταξία των ζώων που έχουν αρθρωτά άκρα (βλ. σκορπιοί, τσιμπούρια, καβούρια και έντομα -μεταξύ άλλων) και λέγονται αρθρόποδα.

Επίσης, είναι στα αγαπημένα είδη για πειράματα, σε ό,τι αφορά τη δημιουργία μηχανικών συστημάτων και συσκευών, χάριν του μοναδικού μηχανισμού μέσω του οποίου ελέγχουν την κίνηση των ποδιών τους.

Το Rice University διαπίστωσε πως η θαυμαστή αυτή κίνηση των ποδιών, βασίζεται στην άσκηση υδραυλικής πίεσης. Δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά ζεύγη μυών, αλλά μόνο καμπτήρες μυς που συστέλλουν τα πόδια προς τα μέσα -με την πίεση του αίματος που δημιουργείται στο μέρος του σώματος που συνδέεται με τα πόδια να τα εκτείνει προς τα έξω.

Όταν μια αράχνη πεθαίνει, η πίεση δεν αντιτίθεται πλέον στους καμπτήρες μυς, με αποτέλεσμα τα πόδια να 'κλείνουν' προς τα μέσα.

“Καταλαβαίνουμε πως πολλοί άνθρωποι δεν θα ενθουσιάζονταν με αυτό που είδαμε, αλλά ο μηχανισμός της κίνησης μας φάνηκε εξόχως ενδιαφέρον” εξήγησε η μηχανολόγος μηχανικός και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, Faye Yap στο Daily Beast, πριν καταλήξει στο ότι “για αυτό κρίναμε ότι είναι απαραίτητο να ρίξουμε μια πιο προσεχτική ματιά σε αυτά τα πλάσματα και να μάθουμε περισσότερα από αυτά”.

ΑΠΟ ΤΑ ΒΙΟΕΜΠΝΕΥΣΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΗ ΝΕΚΡΟΡΟΜΠΟΤΙΚΗ

Παραδοσιακά οι ερευνητές μελετούν τη φύση για έμπνευση και προκειμένου να διαπιστώσουν πώς εξελίσσονται τα είδη και να μιμηθούν τα φυσικά χαρακτηριστικά των ζωντανών οργανισμών, σε μηχανικά συστήματα. Tα ευρύτερα γνωστά ως ρομπότ (ο ορισμός της λέξης είναι 'προγραμματισμένες, από υπολογιστή λειτουργίες μηχανής, για εκτέλεση σύνθετων ενεργειών'). Δηλαδή, επικεντρώνονται σε βιοεμπνευσμένα συστήματα.

Όπως αναφέρει η πιο πρόσφατη μελέτη, οι επιστήμονες έχουν πάρει ιδέες από σκαθάρια Namib, χαμαιλέοντα, την κίνηση των χερσαίων ζώων (τσιτάχ, φίδια, έντομα) και των υδρόβιων πλασμάτων (αστερίες, μέδουσες, χταπόδια), για να καθοδηγήσουν το σχεδιασμό ρομπότ και ενεργοποιητών (βλ. συσκευές που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια που λαμβάνουν σε άλλη μορφή, για την εκτέλεση εντολών συστήματος -που έχουν οριστεί πρωτύτερα από 'εγκέφαλο').

Πολλά από αυτά τα πλάσματα αλληλεπιδρούν με άγνωστο έδαφος και αντιδρούν στο περιβάλλον τους, με τη βοήθεια σωμάτων που συμμορφώνονται με την κίνηση ή τον περιορισμό της δύναμης -και άλλα εγγενή υλικά και δομικά πλεονεκτήματα.

Η αξιοποίηση ιδιοτήτων και μηχανισμών, παρόμοιων με αυτούς που δημιουργούνται από τη φύση, μπορεί να επιτρέψει τη δημιουργία μηχανικών συστημάτων, με εντελώς νέες δυνατότητες ή πλεονεκτήματα. Αυτό είναι το πεδίο έρευνας που λέγεται “βιοεμπνευσμένο” ή “βιομιμητικός σχεδιασμός”.

Το Rice University πέρασε το θέμα στο επόμενο επίπεδο που είναι η νεκρορομποτική.

“Αυτή χρησιμοποιεί βιοτικά υλικά, τα οποία είναι μη ζωντανά υλικά που προέρχονται από άλλοτε ζωντανούς οργανισμούς” διευκρίνισε η Dr. Yap.

Θύμισε ότι “οι άνθρωποι ανέκαθεν βασίζονταν σε βιοτικά υλικά. Χαρακτηριστικά, οι πρώτοι πρόγονοι μας φορούσαν δέρματα ζώων για ρούχα και χρησιμοποιούσαν τα οστά για εργαλεία”. Εκείνη και οι συνεργάτες της πήγαν την ιστορία ένα βήμα παραπέρα. Για την ακρίβεια, μετά θάνατον.

Η επικεφαλής συγγραφέας έβαλε μια σύριγγα στον εσωτερικό υδραυλικό θάλαμο μιας νεκρής αράχνης λύκου και πρόσθεσε λίγη σούπερ κόλα, για να τη συγκρατήσει στη θέση της. Στη συνέχεια πρόσθεσε μια μικρή ποσότητα αέρα και τα πόδια της αράχνης άνοιξαν αμέσως. Είχε μόλις ανακαλύψει “την πιο καταραμένη λαβή”.

Ενώ το δέρμα σερνόταν, οι νεκρομποτικές λαβές ήταν εξαιρετικά αποτελεσματικές στο να μαζεύουν πράγματα.

“Σε αυτήν την εργασία, χρησιμοποιούμε το άθικτο σώμα ενός άψυχου βιολογικού πλάσματος (μιας νεκρής αράχνης) ως έτοιμο προς χρήση βιοτικό ενεργοποιητή (Εικόνα 1) στο πρώτο βήμα προς μια περιοχή έρευνας που ονομάζουμε 'νεκρομποτική'.

Η στρατηγική μας έρχεται σε αντίθεση με τις βιοεμπνευσμένες προσεγγίσεις στις οποίες οι ερευνητές εξετάζουν τη φυσική μορφολογία της αράχνης για σχεδιαστικές ιδέες που στη συνέχεια εφαρμόζονται σε πολύπλοκα μηχανικά συστήματα.

Eπίσης διαφέρει από τα βιοϋβριδικά συστήματα, στα οποία ζωντανά ή ενεργά βιολογικά υλικά χρησιμεύουν ως βάση για ένα σύστημα, απαιτώντας προσεκτική και ακριβή συντήρηση.

Η έτοιμη προς χρήση πνευματικά ενεργοποιούμενη νεκροβωτική λαβή μας είναι σε θέση να σηκώσει ένα αντικείμενο 1.3 φορές το βάρος του, να ασκεί μέγιστη δύναμη λαβής 0,35 mN και να αντέξει 700 κύκλους ενεργοποίησης πριν από την έναρξη της υποβάθμισης”.

Οι αράχνες λύκου που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα είναι ικανές να σηκώσουν περισσότερο από το 130% του σωματικού τους βάρους. Πράγμα που σημαίνει ότι οι νεκραναστημένες λαβές μπορούν να πιάσουν αντικείμενα πολύ βαρύτερα από τους εαυτούς τους.

Διαπιστώθηκε και ότι το νέο αυτό εργαλείο είναι πολύ ανθεκτικό: μία λαβή αράχνης-ζόμπι είναι σε θέση να κάνει 1.000 ανοίγματα-κλεισίματα, πριν εμφανίσει σημάδια φθοράς. Οι ερευνητές ενημέρωσαν πως σκοπεύουν να χρησιμοποιήσουν μεθόδους που θα παρατείνουν τη διάρκεια 'ζωής'.

“Επιδείξαμε επίσης την ικανότητα της νεκροβωτικής λαβής να ανυψώνει αντικείμενα με ποικίλες γεωμετρίες, όγκους και μάζες και δείξαμε ότι είναι δυνατή η ενεργοποίηση χωρίς σύνδεση, χειρός. Η νεκροβωτική μας λαβή μπορεί να καμουφλάρει με το περιβάλλον της λόγω των μοτίβων και της υφής στο σώμα της”.

"Επιπλέον, βιοδιασπάται φυσικά στο τέλος της ζωής της, μειώνοντας την ποσότητα των απορριμμάτων που παράγονται, σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ενεργοποιητές τεχνητής λαβής".

Η επιστημονική κοινότητα χαιρέτησε την ανακάλυψη και εξέφρασε την ελπίδα πως τα ευρήματα θα δώσουν κίνητρα για νέες ιδέες, ως προς το πώς μπορούν οι ερευνητές να αποκτούν και να χρησιμοποιούν βιοτικά υλικά, για εφαρμογές ρομποτικής “με σεβασμό και βιώσιμο τρόπο”.

Να δούμε τι σημαίνει αυτό.

ΠΟΙΟΣ ΕΙΝΑΙ Ο ΛΟΓΟΣ ΥΠΑΡΞΗΣ ΤΗΣ ΝΕΚΡΟΡΟΜΠΟΤΙΚΗΣ

Στην περίληψη του ερευνητικού άρθρου που δημοσιεύτηκε στις 25/7 αναφέρεται ότι “τα βιοϋβριδικά ρομπότ περνούν την έρευνα στο επόμενο επίπεδο, ενσωματώνοντας ζωντανά υλικά απευθείας σε μηχανικά συστήματα.

Η βιοέμπνευση και ο βιοϋβριδισμός οδήγησαν σε νέο, συναρπαστικό πεδίο. Σε αυτήν τη μελέτη, μια άψυχη αράχνη επαναπροσδιορίστηκε ως ένας, έτοιμος προς χρήση, ενεργοποιητής που απαιτεί μόνο ένα απλό βήμα κατασκευής. Εισάγει τον τομέα της νεκρορομποτικής που χρησιμοποιεί βιοτικά υλικά, ως ρομποτικά συστατικά.

Τα Necrobotics μπορούν να επεκταθούν περαιτέρω για να ενσωματώσουν βιοτικά υλικά που προέρχονται από άλλα πλάσματα με παρόμοιους υδραυλικούς μηχανισμούς κίνησης και άρθρωσης, μειώνοντας την ποσότητα των απορριμάτων που παράγονται. “Η νεκρορομποτική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για διάφορους σκοπούς, συμπεριλαμβανομένης της σύλληψης εντόμων και ακόμη και της συναρμολόγησης μικροηλεκτρονικών”, εξήγησε η Yap, τονίζοντας ότι κατά τη διάρκεια των πειραμάτων δεν προέκυψε η ύπαρξη σύγκρουσης συμφερόντων.

ΠΟΙΟ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΟ ΑΓΧΟΣ ΠΟΥ ΠΡΟΚΑΛΕΙ Η ΝΕΚΡΟΡΟΜΠΟΤΙΚΗ

Ο Florian Pestoni είναι συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της InOrbit, εταιρίας που αναπτύσσει προϊόντα, τα οποία βοηθούν όσους διαχειρίζονται αυξανόμενους στόλους ρομπότ να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα και να εκτελούν κρίσιμες εργασίες παρακολούθησης και ελέγχου από απόσταση. Είναι και ιδρυτής του Robot Operations Group, κοινότητας αφοσιωμένων επαγγελματιών ρομποτικής που εργάζονται στη δημιουργία βέλτιστων πρακτικών, για λειτουργίες ρομπότ σε κλίμακα.

Σε άρθρο του στο The Robot Report επισήμανε ότι “αυτό που πιστεύω πως προκαλεί ανησυχία, είναι το πού μπορεί να οδηγήσει η ιδέα της σύνδεσης ενός εξωτερικού ενεργοποιητή, στον μυϊκό ιστό. Οι ερευνητές στο Rice υπαινίσσονται ορισμένα προβλήματα που προκύπτουν από το γεγονός ότι εργάζονται με νεκρό ιστό. Για παράδειγμα, η απόδοσή του μειώνεται (διατυπώθηκε ως 'εμφανίζει φθορά') μετά από 1.000 κύκλους λόγω αφυδάτωσης των αρθρώσεων.

Το γεγονός ότι οι αράχνες είναι νεκρές στο τρέχον πείραμα, μπορεί στην πραγματικότητα να είναι μια μορφή καλοσύνης. Από καθαρά ερευνητική/μηχανολογική σκοπιά, η λύση στο πρόβλημα της αφυδάτωσης μπορεί να είναι το να κρατηθεί η αράχνη ζωντανή -ενώ ελέγχει το υδραυλικό τμήμα του σώματός της.

Τότε, γιατί να σταματήσουμε στις αράχνες; Μπορεί να είναι ένα επόμενο βήμα η εγκατάσταση διακλάδωσης νευρικού συστήματος στα θηλαστικά;

Αυτή η δυστοπική πρακτική της μετατροπής ζωντανών/μισοπεθαμένων όντων σε μαριονέτες zombie (με σάρκα) θα μπορούσε να ονομαστεί zombiotics.

"Αν αυτό ακούγεται ως ακραίο αποκύημα επιστημονικής φαντασίας, σκεφτείτε ότι εταιρείες όπως η Neuralink (σ.σ. του Έλον Μασκ), εργάζονται στο brain computing (εμφύτευση τσιπ στον εγκέφαλο). Για την ακρίβεια, περιμένει να λάβει έγκριση από τον FDA, για να εμφυτεύσει την τεχνολογία της σε ανθρώπους”. Αυτό σημαίνει πως έχει ήδη ολοκληρώσει τη δοκιμή σε ανθρώπους.

“Η Synchron έχει ήδη εμφυτεύσει την πρώτη συσκευή στο εγκέφαλος ανθρώπου ασθενή. Τα κοχλιακά εμφυτεύματα έχουν βοηθήσει αμέτρητους ανθρώπους με σοβαρή απώλεια ακοής, παρακάμπτοντας κατεστραμμένα τμήματα του αυτιού, προκειμένου να μεταδώσουν σήματα στο ακουστικό νεύρο.

Σε ό,τι αφορά τη ρομποτική, πρέπει να συναντώνται η ηθική με την τεχνολογία. Επειδή μπορεί να γίνει, δεν σημαίνει ότι πρέπει να γίνει.

Δεν πρέπει να δαιμονοποιούμε τους ερευνητές που έκαναν αυτή τη δουλειά, αλλά να τη χρησιμοποιήσουμε ως ευκαιρία να σκεφτούμε πού πάμε από εδώ.

Η ρομποτική μπορεί να κάνει πολύ καλό, αλλά όπως κάθε τεχνολογία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να προκαλέσει κακό. Είναι στο χέρι όλων μας να το κατευθύνουμε προς τη σωστή κατεύθυνση”.