تظهر تعابير الوجه وتتألم .. علماء يطورون جلدا اصطناعيا للروبوتات يحاكي جلد الإنسان

تواصل الروبوتات مسيرتها في مضاهاة الإنسان خطوة بخطوة عبر سنين، وقد قطعت في ذلك المسار أشواطا دالة، وأصبحت اليوم تمشي وترى وتتحدث وتقدم خدمات، و بعد أن تم تزويدها بجلد اصطناعي تشعر بالألم وتظهر تعابير الوجه، حسب ما توصل إليه باحثون حديثا.

والتطوير الجديد الذي زودها بجلود اصطناعية يقرب عالم الروبوتات الواقعي من قصص أفلام الخيال العلمي، والتي يبدو أنها رسمت الأفق الذي سيتحقق في أحد الأيام.

والجلود الصناعية ابتكرت في البداية لأغراض طبية كبديلٍ عن الجلد الطبيعي المصاب.

وحسب قناة يورو نيوز، قام باحثون إيطاليون في بيزا بتمكين الروبوت “أبيل” من الحصول على مجموعة من تعابير الوجه التي تثير الإعجاب. واستخدم الباحثون جلدا اصطناعيا طوره علماء في كلية جيمس وات للهندسة بجامعة غلاسكو يقولون إنه حساس للغاية ويمكن أن يشعر بالألم.

وحسب نفس المصدر، اختبر الباحثون الجلد الاصطناعي على ذراع آلية. في البداية لم تستجيب الذراع لوخزها بأداة حادة، ما جعل الباحثين يدربونها على التفاعل مع الألم والاستجابة بشكل مناسب.

قام الباحثون أيضًا باختبار اليد بمستويات مختلفة من القوة.

جلد إلكتروني يحاكي جلد الإنسان

لصناعة جلد إلكتروني مشابه للإنسان، طبع الباحثون شبكة مكونة من 168 ترانزستورًا متشابكًا مصنوعة من أسلاك نانوية من أكسيد الزنك مباشرة على سطح بلاستيكي مرن. و قاموا بعد ذلك بتوصيل الترانزستور المشبكي بجهاز استشعار الجلد على راحة يد الروبوت. وعند لمس المستشعر، يسجل تغييراً في مقاومته الكهربائية.

يمكن الهدف من هذا البحث في محاكاة الطريقة التي تعمل بها الخلايا العصبية الحسية في جسم الإنسان.

يقول رافيندر داهيا، أستاذ الإلكترونيات والهندسة النانوية في جامعة غلاسكو، إن الجلد الاصطناعي يعمل بنفس الطريقة التي يعمل بها جلد الإنسان. لذلك يحصل الروبوت على أجهزة استشعار تقوم بتحويل البيانات إلى إشارات كهربائية”.

وفقًا رافيندر داهيا، فإن معظم الجلود الاصطناعية التي يتم تطويرها مغطاة بأجهزة استشعار أو كاميرات ترسل البيانات حول لمسة إلى نظام معالجة مركزي.

يحتوي الجلد الذي طوره الباحثون في غلاسكو على ترانزستورات مطبوعة صغيرة في جميع أنحاء الجلد والتي تتعلم وتتذكر باستمرار وفقًا للباحثين. يقول داهيا إنه إذا أضفت هذا الجلد إلى التطورات الأخرى لجعل الآلات تتحرك وتتحدث وترى، فستكون النتيجة روبوتات أكثر فاعلية وتطورًا.

ويضيف”بإمكان جلد الترانزستور المشبكي المطبوع لدينا، التعلم على مدى فترة من الزمن وعملية التعلم سريعة جدًا. لذلك على عكس الإصدارات الأخرى من الجلد”.

عندما يتم لمس جلد الإنسان، يبدأ الجهاز العصبي المحيطي بمعالجته عند نقطة الاتصال ويختصره إلى مجرد المعلومات الحيوية التي يتم إرسالها إلى الدماغ. يتيح اتصال البيانات الفعال هذا للدماغ الاستجابة على الفور مما يمكّن أجسامنا من الاستجابة بشكل مناسب.

كيف نشأت الجلود الاصطناعية

الجلد الصناعي هو الجلد الذي تتم صناعته في المختبر، حسب ويكيبيديا. ويمكن استخدامه كبديلٍ عن الجلد الطبيعي للمرضى الذين يعانون من طفح جلدي مثل الحروق الشديدة أو الأمراض الجلدية أو لأغراضٍ أخرى ويمكن استخدامه لإخفاء الجروح المزمنة.

والجلد، حسب نفس المصدر، هو أكبر عضو في جسم الإنسان، ويتكون الجلد من ثلاث طبقات: طبقة البشرة (epidermis)، وطبقة الأدمة (dermis)، وطبقة تحت الجلد (hypodermis ). البشرة هي الطبقة الخارجية من الجلد التي تحتفظ بالسوائل الحيوية بداخل الجسم وتمنع البكتريا الضارة من الدخول إلى الجسم. أما الأدمة فهي الطبقة الداخلية من الجلد التي تحتوي على الأوعية الدموية والأعصاب وجريبات الشعر والغدد الدهنية والعرقية. ويؤدي التلف الشديد الذي يلحق بمساحات كبيرة من الجلد إلى تعريض الإنسان للإصابة بالجفاف أو العدوى الأمر الذي قد يسبب الوفاة.

وحسب المصدر السابق، من بين الطرق التقليدية للتعامل مع حالات فقد أجزاء كبيرة من الجلد هي استخدام الطعم الجلدي أو الاستعانة بجلد مأخوذ من إنسان/جثة أخرى. الطريقة الأولى لها عيوب من بينها أنه قد لا يتوفر القدر الكافي من الجلد لإجراء عملية الطعم الجلدي، أما الطريقة الأخيرة فتكون فيها احتمالية إصابة الحالة برفض الطُعم أو العدوى. وكانت جراحات الطعم الجلدي يتم إجراءها من جلد الشخص المصاب نفسه حتى أواخر القرن العشرين. ولكن أصبحت تلك النوعية من الجراحات تواجه مشكلات مثل أن يكون الضرر الملحق بالجلد ضررًا جسيمًا أو أن معظم العضو قد أُتلِفَ.

اخترع “جون إف بورك”، رئيس قسم خدمات الصدمات في مستشفى ماساتشوستس العام جلدًا اصطناعيًا. وساعده في ذلك أيونيس في يانس؛ أستاذ الكيمياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كامبريدج، ماساتشوستس. حيث ابتكرا معًا بوليمر من ألياف الكولاجين وجزيئات السكر في سبعينيات القرن العشرين. فتكون من ذلك جزء مسامي صغير. وعند وضع هذا الجزء على الجرح، كان يساعده في شفاء خلايا الجلد المحيطة به بشكلٍ أسرع. مما سمح بتواصل عملية الشفاء بمعدلاتٍ أسرع بكثير من ذي قبل. كما صنعا جلدًا من غضروف سمكة القرش وجلد البقر. كان هذا الجلد يجفف ويعقم، ومن ثم يمكن تصنيع غشاء رقيق منه يسمح بمرور المواد إلى داخله كما يحدث مع الأدمة الأصلية. ثم في النهاية يضاف السليكون لخلق طبقة علوية واقية تمثل طبقة البشرة. وتحمي هذه الطبقة المضافة الأدمة الجديدة كما تحافظ على السوائل بداخل الجسم. وتسمح الأدمة الاصطناعية بنمو الأوعية الدموية بيد أنها لا تسمح بنمو جريبات الشعر أو إفراز العرق. glands.

وفي أواخر السبعينيات من القرن العشرين، بدأ الباحثون في مجال الطب في إجراء تجارب على طبقات من الجلد الصناعي التي يمكن ترصيعها بشكلٍ دائم لدى المرضى الذين لا تتاح لهم خيارات أخرى. ثم في عام 1981 توصل جراحان من بوسطن بالولايات المتحدة إلى تصميم جديد وناجح للجلد الصناعي وعُرِفَ باسم “إنتيجرا (Integra).” فبدلًا من تكرار وظيفة الجلد السليم، تقوم “إنتيجرا” بحيلة تجعل خلايا الجلد الحقيقية تنتج أدمة جديدة تحل محل الأدمة التالفة.

وتم تطوير هذه الجلود الاصطناعية بتعزيز وظائفها إلكترونيا، لتتجاوز وظيفتها الطبية وتوظف في تطوير قدرات الروبوتات.