خبر کامل
عروس‌های دریایی سایبورگ: کاوشگران جدید اعماق اقیانوس برای مقابله با تغییرات اقلیمی
در اعماق تاریک اقیانوس، جایی که دسترسی برای انسان دشوار است، موجودی شفاف و لطیف به نام عروس دریایی، راهی نوین برای کاوش و جمع‌آوری داده‌های حیاتی گشوده است. پژوهشگران با ترکیب فناوری و توانایی طبیعی این موجودات، «عروس‌های دریایی سایبورگ» را توسعه داده‌اند تا به درک بهتر تغییرات اقلیمی و حفظ گونه‌های دریایی کمک کنند.
عروس دریایی سایبورگ: کاوشگر اعماق اقیانوس
تغییرات اقلیمی با گرم‌تر شدن و افزایش اسیدیته آب اقیانوس‌ها، حیات دریایی را تهدید می‌کند. پایش این تغییرات حیاتی است، اما دسترسی به اعماق اقیانوس بدون تجهیزات گران‌قیمت دشوار است. در این میان، عروس‌های دریایی ماه (Aurelia aurita) به دلیل توانایی شنا در این عمق‌ها، به متحدی ارزشمند برای مطالعه محیط‌های دورافتاده تبدیل شده‌اند.
پژوهشگران دانشگاه کلرادو بولدر، با ساخت «عروس‌های دریایی سایبورگ» مجهز به ریزالکترونیک‌های کوچک، داده‌های حیاتی درباره دما، اسیدیته و دیگر ویژگی‌های محیطی را جمع‌آوری می‌کنند. این تیم با بررسی بیومکانیک شنا و جریان‌های آبی ایجادشده توسط عروس‌های دریایی، از ذرات نشاسته‌ای تجزیه‌پذیر برای تحلیل حرکت آب استفاده می‌کنند.
سیستم با تحریک عضلات شنا و ایجاد انقباض، عروس دریایی را به جهت دلخواه هدایت می‌کند.
پیشینه موجودات بیوهیبریدی
حوزه ساخت موجودات بیوهیبریدی از دهه‌ها پیش مورد توجه بوده است. علاقه به حشرات سایبورگ از دهه ۱۹۹۰ آغاز شد؛ زمانی که با کاشت الکترود در شاخک سوسک‌ها و تحریک الکتریکی، حرکات آن‌ها برای استفاده در عملیات نجات هدایت می‌شد. موفقیت این روش در سال ۲۰۱۵ توسط دانشمندان دانشگاه تگزاس ای‌اندام تأیید شد، که توانستند سوسک‌ها را در ۶۰ درصد مواقع به جهت دلخواه هدایت کنند.
- در سال ۲۰۲۱، پژوهشگران دانشگاه فناوری نانیانگ با کاشت الکترود در اندام‌های حسی سوسک‌های ماداگاسکار، هدایت موفقیت‌آمیز آن‌ها را تا ۹۴ درصد افزایش دادند.
- اوایل امسال، دانشمندان ژاپنی سنجاقک‌ها را به سایبورگ تبدیل کردند که قادر به نواختن آهنگ بودند و می‌توانند در انتقال پیام‌های هشدار کاربرد داشته باشند.
توسعه و آزمایش عروس دریایی سایبورگ
نیکول وو، مهندس دانشگاه کلرادو بولدر، نخستین عروس دریایی سایبورگ خود را در سال ۲۰۲۰ ساخت و در آب‌های کم‌عمق ساحل وودز هول آزمایش کرد. سیستم او مانند ضربان‌ساز قلب عمل می‌کند و با تحریک عضلات شنا، عروس دریایی را به جهت دلخواه هدایت می‌کند. شبکه‌ی عصبی ابتدایی عروس‌های دریایی، با وجود فقدان مغز و نخاع، توانایی کافی برای کنترل شنا را فراهم می‌سازد.
روش شناکردن عروس‌های دریایی واقعاً خاص است؛ آن‌ها جزو بهینه‌ترین حیوانات از نظر مصرف انرژی هستند. این ویژگی می‌تواند الهام‌بخش ساخت وسایل نقلیه زیرآبی نسل بعدی با مصرف انرژی کمتر باشد.
تحلیل جریان‌های آبی با ذرات تجزیه‌پذیر
تحلیل جریان‌های پشت سر و گردابه‌های ناشی از شنا، با استفاده از تصویربرداری ذرات معلق (PIV) انجام می‌شود. این ابزار با دنبال کردن حرکت ذرات کوچک در آب توسط نور لیزر، پدیده‌های جریان را مطالعه می‌کند. ذرات معمول مانند کره‌های شیشه‌ای یا دانه‌های پلی‌استایرن گران‌قیمت بوده و خطرات زیست‌محیطی دارند.
وو راهکارهای تجزیه‌پذیر شامل سلول‌های مخمر، شیر، میکروجلبک و نشاسته‌ی سیب‌زمینی را بررسی کرد. او ذرات نشاسته را امیدوارکننده‌ترین گزینه دانست و انواع مختلفی مانند نشاسته‌ی ذرت، نشاسته‌ی آررو، بیکینگ پودر، دانه‌های جوجوبا و پودر پوست گردو را آزمایش کرد. عملکرد ذرات بر اساس اندازه، چگالی و پراکنش لیزر ارزیابی شد.
نتایج آزمایش ذرات نشاسته
- نشاسته‌ی ذرت و نشاسته‌ی آررو: به دلیل چگالی مناسب و توزیع یکنواخت اندازه، بهترین گزینه برای کاربردهای PIV بودند.
- نشاسته‌ی آررو: در تست‌های پراکنش لیزر عملکرد بهتری داشت.
- نشاسته‌ی ذرت: برای کاربردهایی که نیاز به ذرات ردیاب بزرگ‌تر دارند، مناسب بود.
در نهایت، هر دو گزینه در نمایش دقیق ساختارهای جریان ایجادشده توسط شناکردن عروس‌های دریایی، عملکردی برابر با ذرات ردیاب مصنوعی رایج داشتند. این مطالعه در نشریه Physical Review Fluids منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
