Musculi artificiali: Ingegneria super forza

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  Quantumrun Foresight
• Chì 6, 2022

Riassuntu insight

L'avanzamenti in a tecnulugia di i musculi artificiali alluntananu a strada per una mansa d'applicazioni, da più protesi naturali à robots cù destrezza rinfurzata. I circadori esploranu materiali è fonti d'energia per creà fibre chì imitanu i muvimenti di i musculi umani. Siccomu sta tecnulugia cuntinueghja à sviluppà, prumetti di purtà cambiamenti trasformativi in ​​diverse industrii, cumprese l'assistenza sanitaria, a moda è l'intrattenimentu, mentre suscita ancu considerazioni etiche è regulatori impurtanti.

Cuntestu di i musculi artificiali

I scientisti anu avutu una longa storia di tentativi falluti di creà musculi artificiali. Questi includenu metalli a memoria di forma, idraulici, polimeri è servomotori. Tuttavia, sti tentativi ùn sò micca ottimali per u so pesu, a destrezza è i tempi di risposta massima. I musculi artificiali viables necessitanu un mecanismu di muvimentu elasticu accumpagnatu da una fonte d'energia biologica, cum'è glucose è ossigenu. 

Tuttavia, durante a fini di l'anni 2010, i circadori anu publicatu studii nantu à u sviluppu di i musculi artificiali di a prossima generazione. In u 2019, una squadra di ricerca di l'Istitutu di Tecnulugia di Massachusetts hà replicatu u sistema di "avvolgimentu è tiratu" di a pianta di pepino per fà fibre chì ponu cuntrate cum'è i musculi umani. Anu ottinutu questu liendu dui polimeri cù elasticità variata chì formavanu bobine quandu sò stati tirati. Temperature più calde permettenu un migliore coiling, generendu più forza di tensione. Inoltre, i fibri travaglianu bè in cundizioni moderate, facenu viable per a produzzione cummerciale. I fibri ponu ancu esse rivestiti cù nanofili per furnisce una fonte interna di energia. 

Inoltre, i scientisti di l'Università di Linköping anu creatu musculi artificiali in 2019 chì utilizanu glucose è ossigenu cum'è fonte di energia, cunvertisce l'energia chimica in impulsi elettrici via elettrodi biologichi. L'impulsi elettrici allora pruvucavanu i musculi artificiali sviluppati à cuntrazione. À u tempu, i scientisti prubabilmente aduprà musculi artificiali per rinfurzà i robots è i membri protesi. Mentre chì i musculi artificiali ponu esse più di 600 volte più forti di i musculi umani, da dicembre 2021, i mudelli ponu perde finu à u 97 per centu di a so energia mentre realizanu diverse azioni, rendenduli assai inefficienti.   

Impact disruptive

U sviluppu di i musculi artificiali puderia offre novi trattamenti per i disordini musculari degenerativi, cum'è a distrofia muscular di Duchenne. Questi musculi sintetici puderanu esse aduprati per creà terapie chì aiutanu à a regenerazione musculare, migliurà a qualità di vita per e persone chì soffrenu di tali cundizioni. Inoltre, per l'individui chì si basanu nantu à e protesi, i musculi artificiali presentanu una opportunità per alternative più ligeri è più efficaci, rinfurzendu a mobilità è a facilità d'usu. Quandu a ricerca avanza, l'obiettivu hè di diminuisce a perdita di energia prevalente in i disinni attuali, micca solu rende questi musculi più efficaci, ma ancu espansione a so applicabilità in diverse industrii.

Fighjendu à u paisaghju industriale, l'integrazione di i musculi artificiali in l'attrezzatura di i travagliadori puderia alleviate notevolmente e richieste fisiche di roli intensivi di travagliu. Immaginate exosuits infusi cù musculi artificiali, chì aiutanu i travagliadori in l'industrii pesanti riducendu a tensione nantu à i so corpi, un sviluppu chì puderia potenzialmente favurizà un ambiente di travagliu più sanu è riduce i tempi di inattività legati à a ferita. In parallelu, u settore di a robotica hà da guadagnà significativamente, cù e future generazioni di robot possibbilmente cù musculi artificiali, cuncedendu cusì una flessibilità è una mobilità rinfurzata, chì ponu esse pivotali in i travaglii chì necessitanu un toccu delicatu o navigà in terreni irregolari.

Tuttavia, stu sviluppu esige ancu i corpi sportivi per agisce in modu preventivu per sustene l'equità in i cuncorsi, postu chì puderanu avè bisognu di istituì regulamenti chì impediscenu à l'atleti di utilizà musculi artificiali implantati per ottene un vantaghju indebitu. I guverni ponu ancu avè bisognu di favurizà ambienti chì incuraghjenu l'avance etichi mentre impediscenu l'abusu. Inoltre, l'istituzioni educative ponu sfruttà stu mumentu per integrà a cunniscenza di sta tecnulugia emergente in i curricula, alimentandu una generazione chì hè adepta à sfruttà i benefici mentre mitigà i putenziali svantaghji. 

Implicazioni di i musculi artificiali 

Implicazioni più largu di i musculi artificiali ponu include:

• Disegni protesi chì evuluzione per esse più ligeri è più responsive à i stimuli di l'utilizatori, risultatu in un aumentu di l'opzioni esteticamente piacevuli per e persone cù disabilità, chì puderia micca solu rinfurzà a mobilità, ma ancu aumentà l'autostima è facilità una integrazione più liscia in diversi roli societali.
• I militari canalizzanu fondi in prugrammi di ricerca per sviluppà musculi artificiali specializati, chì portanu à a creazione di super suldati dotati di forza è velocità elevate, una mossa chì puderia intensificà e corse di l'armamenti in u mondu è suscitarà dilemmi etichi chì circundanu u rinfurzà di e capacità umane per mezu artificiale.
• L'emergenza di roboti umanoidi equipati di pelli è musculi organici o sintetici flessibili, aprendu a strada per interazzioni più naturali trà l'omu è i robot, alterandu a dinamica di u mercatu di u travagliu introducendu robot capaci di realizà compiti cù una destrezza umana è una comprensione emotiva.
• L'industria di a moda potenzialmente aduttà musculi artificiali in i disinni di vestiti, purtendu à vestiti chì ponu cambià a forma o u culore basatu nantu à e preferenze o emozioni di l'utilizatori, offrendu una nova dimensione di moda persunalizata, ma ancu ponendu dumande nantu à l'impattu ambientale di a produzzione di vestiti d'alta tecnulugia. .
• L'industria di l'intrattenimentu, in particulare i settori di u filmu è di i ghjoculi, sfruttendu i musculi artificiali per creà animatronica più realistica è caratteri virtuali, purtendu à sperienze immersive, ma possibbilmente cresce i costi di produzzione.
• U sviluppu di robots di salvezza dotati di musculi artificiali, rinfurzendu a so capacità di navigà in terreni difficili è salvà a vita in i zoni colpiti da disastru.
• U potenziale per i musculi artificiali per esse aduprati in esplorazioni spaziali, aiutendu l'astronauti in a realizazione di travaglii cù un sforzu fisicu ridottu, allargendu a durata di e missioni spaziali, ma ancu esigendu investimenti sustinibili in ricerca è sviluppu.
• U settore di a salute potenzialmente vede un aumentu di i prugrammi di terapia fisica persunalizata è di riabilitazione chì sfruttanu i musculi artificiali, chì portanu à prucessi di ricuperazione più efficaci, ma ancu aumentendu u costu di i servizii di assistenza sanitaria per via di l'integrazione di tecnulugia high-end.

Dumande da cunsiderà

• Pensate chì i guverni pruibiscenu l'usu di musculi artificiali in individui sani? 
• Vulete esse interessatu in i musculi artificiali - o impiantati o un appendice wearable - per fà più forte è più veloce?