روبوت ينفّذ مهام دقيقة بإشارات ضوئية فقط

الذراع الروبوتية تُحرّك عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط (جامعة رايس)
الذراع الروبوتية تُحرّك عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط (جامعة رايس)
TT

روبوت ينفّذ مهام دقيقة بإشارات ضوئية فقط

الذراع الروبوتية تُحرّك عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط (جامعة رايس)
الذراع الروبوتية تُحرّك عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط (جامعة رايس)

نجح باحثون بجامعة رايس الأميركية في تطوير ذراع روبوتية مرنة قادرة على أداء مهام معقدة، مثل المناورة حول العوائق أو ضرب كرة، دون الحاجة إلى أي إلكترونيات أو أسلاك داخلية.

وأوضح الباحثون أن الروبوت يُوجَّه ويُشغَّل عن بُعد باستخدام أشعة الليزر فقط، ومن المتوقع أن تُسهم هذه التقنية المبتكرة في تطوير أدوات جراحية قابلة للزرع أو آلات صناعية تتعامل مع أجسام حساسة، ونُشرت النتائج، الاثنين، بدورية «Advanced Intelligent Systems».

وعادةً ما تكون الروبوتات التقليدية مصنوعة من هياكل صلبة تحتوي على مفاصل أو عجلات أو مقابض، ما يمنحها نطاق حركة محدوداً ومسبق التحديد. أما الروبوتات اللينة فقد فتحت آفاقاً جديدة، لا سيما في مجالات الطب، حيث يُشترط التفاعل الآمن مع الأنسجة الحساسة. وتُعد الروبوتات اللينة فريدة من نوعها بفضل مرونتها العالية وقدرتها على التحرُّك بحرية دون التقيد بهياكل صلبة.

وتمكّن الفريق من دمج المواد الذكية والتعلُّم الآلي ونظام تحكُّم بصري لتوجيه الذراع الروبوتية المصنوعة من بوليمر حساس للضوء يستجيب لأشعة الليزر عبر الانكماش والانبساط الفوري. وتتحرك الذراع من خلال توجيه الليزر إليها، دون أي مكونات إلكترونية داخلية.

وباستخدام جهاز خاص لتقسيم شعاع الليزر إلى عدة حُزم صغيرة، أمكن تسليط هذه الحزم على نقاط مختلفة من الذراع لتحريكها بدقة في الاتجاهات المطلوبة، بطريقة تُشبه حركة مجسات الأخطبوط. ووفق الباحثين، تُوفّر هذه التقنية تحكماً واسعاً في حركة الذراع، مما يمنحها درجة حرية حركية غير مسبوقة مقارنةً بالروبوتات التقليدية.

ولتمكين الذراع من أداء الحركات المعقّدة، استخدم الفريق شبكة عصبية مدرَّبة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لتحليل العلاقة بين أنماط الإضاءة المختلفة وحركات الذراع. ونتيجة لذلك، أصبحت الذراع قادرة على تنفيذ المهام بدقة دون الحاجة إلى توجيه يدوي مباشر في كل مرة.

ويتضمَّن النظام الروبوتي الجديد شبكة عصبية قادرة على التنبؤ بنمط الضوء المناسب لإحداث حركة معينة في الذراع، مما يُبسّط من عملية التشغيل، ويُقلل الحاجة إلى تعليمات تفصيلية من المستخدم.

ويشير الباحثون إلى أن هذه الدراسة تُعد إثباتاً عملياً على إمكانية التحكم الدقيق والفوري في المواد المرنة باستخدام الضوء والذكاء الاصطناعي، ما يُمهِّد الطريق أمام تطوير روبوتات لينة أكثر كفاءة واستجابة.

وبفضل إمكانية التحكم عن بُعد ودون الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات داخلية، يُمكن استخدام هذه التقنية في تصنيع أدوات جراحية صغيرة تُزرع داخل الجسم وتُحرَّك ضوئياً من الخارج. وعلى الرغم من أن النموذج الحالي يعمل في بيئة ثنائية الأبعاد، يطمح الباحثون إلى تطوير نسخة ثلاثية الأبعاد باستخدام حساسات وكاميرات إضافية.

ويرى الفريق أن هذا التقدُّم قد يُحدث ثورة في تصميم الروبوتات التي تتطلّب تفاعلاً آمناً ودقيقاً، مثل الأجهزة الطبية القابلة للزرع أو الروبوتات الصناعية التي تتعامل مع المواد الهشة أو غير المنتظمة.


مقالات ذات صلة

في القيادة الذاتية... من يتحمّل القرار الأخلاقي عند اللحظة الحاسمة؟

تكنولوجيا مع انتشار السيارات ذاتية القيادة تبرز الحاجة إلى أنظمة قادرة على اتخاذ قرارات أخلاقية في مواقف مصيرية على الطريق (غيتي)

في القيادة الذاتية... من يتحمّل القرار الأخلاقي عند اللحظة الحاسمة؟

مع اقتراب انتشار السيارات الذاتية القيادة، تبرز تساؤلات أخلاقية حول قدرتها على اتخاذ قرارات مصيرية، ومن يتحمّل المسؤولية عند وقوع الحوادث.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا يتيح النظام للمستخدمين إنشاء مقاطع مدتها حتى 21 ثانية بخيارات حركة تلقائية أو مخصصة وبتكلفة منخفضة نسبياً (شاترستوك)

«ميدجورني» تدخل عالم الفيديو... صور متحركة يولّدها الذكاء الاصطناعي

أطلقت «ميدجورني» نموذجها الأول للفيديو «V1» الذي يتيح تحريك الصور باستخدام الذكاء الاصطناعي بسهولة وتكلفة منخفضة وسط إشادة المستخدمين ومخاوف قانونية.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا «غارتنر»: نجاح تطبيق الذكاء الاصطناعي في اتخاذ القرار يعتمد على وجود حوكمة قوية وبُنية بيانات متماسكة (غيتي)

«غارتنر»: الذكاء الاصطناعي سيتخذ نصف قرارات الأعمال بحلول 2027

بحلول 2027، سيتولى الذكاء الاصطناعي نصف قرارات الأعمال، ما يعني أن نجاح المؤسسات سيتوقف على الحوكمة وجودة البيانات ووعي القادة بقدرات التقنية وحدودها.

نسيم رمضان (لندن)
الاقتصاد منظر عام لمحطة الحاويات والميناء في كييلونغ (رويترز)

طلبات التصدير التايوانية ترتفع في مايو مدعومة بالذكاء الاصطناعي

ارتفعت طلبات التصدير التايوانية في مايو بفضل الطلب القوي على منتجات الذكاء الاصطناعي، في ظل ترقب المخاطر الجيوسياسية المتصاعدة.

«الشرق الأوسط» (تايبيه)
تكنولوجيا ميزة «Search Live» تتيح للمستخدمين إجراء محادثات صوتية فورية مع محرك البحث... ما يقدّم تجربة بحث أكثر ذكاءً وتفاعلاً وواقعية (غوغل)

«غوغل» تطلق تجربة بحث صوتية مدعومة بالذكاء الاصطناعي

ميزة «Search Live» تتيح للمستخدمين إجراء محادثات صوتية فورية مع محرك البحث؛ ما يقدّم تجربة بحث أكثر ذكاءً وتفاعلاً وواقعية.

نسيم رمضان (لندن)

جهاز يحصد الماء من الهواء دون كهرباء أو شبكة مياه!

أثبتت التجارب في «وادي الموت» أن الجهاز يمكنه إنتاج 160 مل من المياه يومياً حتى في رطوبة منخفضة تبلغ 21 في المائة (MIT)
أثبتت التجارب في «وادي الموت» أن الجهاز يمكنه إنتاج 160 مل من المياه يومياً حتى في رطوبة منخفضة تبلغ 21 في المائة (MIT)
TT

جهاز يحصد الماء من الهواء دون كهرباء أو شبكة مياه!

أثبتت التجارب في «وادي الموت» أن الجهاز يمكنه إنتاج 160 مل من المياه يومياً حتى في رطوبة منخفضة تبلغ 21 في المائة (MIT)
أثبتت التجارب في «وادي الموت» أن الجهاز يمكنه إنتاج 160 مل من المياه يومياً حتى في رطوبة منخفضة تبلغ 21 في المائة (MIT)

تخيّل أن تتمكّن من الحصول على مياه شرب نقية من الهواء دون كهرباء أو شبكة مياه. هذا ما تمكن مهندسو معهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» (MIT) من تحقيقه عبر لوح أسود بحجم نافذة يُمكنه استخلاص الماء من الجو، حتى في أكثر البيئات جفافاً. هذا الجهاز الجديد، الذي يُعرف باسم «حاصد المياه من الهواء»، يعتمد على تقنية هلامية لامتصاص بخار الماء من الهواء وتحويله إلى ماء صالح للشرب.

أهمية الابتكار

أزمة المياه تُهدد العالم، حيث تشير إحصاءات أن أكثر من 2.2 مليار شخص يفتقرون إلى مياه شرب آمنة، ونحو 46 مليون أميركي يعانون من ضعف التزويد أو رداءة الجودة. الحلول التقليدية القائمة على الأنهار والخزانات أصبحت تحت ضغط هائل. وهنا يأتي الابتكار الجديد ليستغل مخزوناً غير مرئي لكنه هائل. إنه بخار الماء الموجود في الهواء.

تصميم بسيط وفعّال

يتكوّن الجهاز من لوح عمودي بحجم نافذة، مصنوع من مادة هلامية سوداء تُشبه الفقاعات البلاستيكية، ومثبت داخل حجرة زجاجية باردة. خلال الليل، يمتص الهلام الرطوبة من الهواء ويتضخم، ثم تؤدي حرارة الشمس خلال النهار إلى تبخير هذه الرطوبة، فيتكثف البخار على الزجاج ويُجمع كماء نقي. التصميم مستوحى من فنّ الأوريغامي لتوسيع السطح المُعرّض للهواء وزيادة الفاعلية.

يعتمد الجهاز على مادة هلامية تمتص الرطوبة ليلاً وتطلقها نهاراً لتتكثف وتتحوّل إلى مياه نقية داخل حجرة زجاجية (MIT)

تشغيل دون طاقة

على عكس العديد من الابتكارات السابقة، لا يحتاج هذا الجهاز إلى كهرباء أو خلايا شمسية أو بطاريات. وقد تم اختباره ميدانياً لمدة أسبوع في «وادي الموت» بكاليفورنيا وهو أحد أكثر الأماكن جفافاً في أميركا. تمكّن الابتكار من إنتاج ما يصل إلى 160 مل من المياه يومياً حتى عند انخفاض الرطوبة إلى 21 في المائة، وهي كمية تقترب من كوب ماء يومياً، يمكن مضاعفتها باستخدام عدة ألواح.

مياه آمنة بدون تعقيدات

الميزة الأهم هي أن الماء الناتج آمن تماماً للشرب. الأجهزة السابقة اعتمدت على أملاح مثل كلوريد الليثيوم لتحسين الامتصاص، لكنها تسببت في تلوث الماء. استخدم الفريق في جامعة «MIT» مادة الغلسرين وأزال المسام النانوية من الهلام، مما سمح بجمع مياه نظيفة دون الحاجة إلى فلاتر إضافية.

ابتكر هذا الفريق جهازاً بحجم نافذة قادراً على استخلاص مياه الشرب من الهواء دون استخدام الكهرباء أو الطاقة الشمسية (MIT)

قابلية التوسّع والتطبيق

رغم أن كل لوح ينتج كمية محدودة، فإن تركيب عدة وحدات معاً يُمكن أن يلبي احتياجات منزل كامل في البيئات الصحراوية. يتميز الجهاز بحجمه الصغير وتكلفة تصنيعه المنخفضة نسبياً. وقد تم نشر البحث في مجلة «نايتشور ووتر» (Nature Water) ما يُبرز أهميته العلمية والتطبيقية. وقد قاد المشروع البروفسور شوانهي تشاو، أستاذ الهندسة الميكانيكية والمدنية في «MIT»، وشارك فيه باحثون من المعهد ومن جامعة سنغافورة الوطنية (NUS). وقد أشرف الباحث تشانغ ليو وفريقه على التجارب الميدانية وتصميم المواد الفعّالة.

ما الخطوة التالية؟

رغم النتائج المبشرة، لا يزال الابتكار في مراحله الأولية. يعمل الفريق حالياً على توسيع حجم الألواح، وتحسين المواد المستخدمة، وإجراء تجارب ميدانية في مناطق تعاني من ندرة المياه. الهدف هو تطوير نظام مرن ومتنقل يمكن نشره في المناطق المعزولة أو في حالات الطوارئ.

يعكس هذا الابتكار من «MIT » مستقبلاً جديداً لإمكانية الوصول إلى المياه، قائماً على العلم البسيط والتصميم الذكي. في عالم يُهدده تغيّر المناخ وشح الموارد، قد يكون مثل هذا الجهاز البسيط هو المفتاح لحلّ أزمة المياه العالمية.

عاجل الجبهة الداخلية الإسرائيلية: رصد إطلاق صواريخ من إيران