Cyhyrau artiffisial: Uwch-gryfder peirianneg

• Awdur:
• enw awdur

  Rhagolwg Quantumrun
• Efallai y 6, 2022

Crynodeb mewnwelediad

Mae datblygiadau mewn technoleg cyhyrau artiffisial yn paratoi'r ffordd ar gyfer llu o gymwysiadau, o brosthetig mwy naturiol i robotiaid â deheurwydd gwell. Mae ymchwilwyr yn archwilio deunyddiau a ffynonellau egni i greu ffibrau sy'n dynwared symudiadau cyhyrau dynol. Wrth i'r dechnoleg hon barhau i ddatblygu, mae'n addo dod â newidiadau trawsnewidiol ar draws amrywiol ddiwydiannau, gan gynnwys gofal iechyd, ffasiwn ac adloniant, tra hefyd yn codi ystyriaethau moesegol a rheoleiddiol pwysig.

Cyd-destun cyhyrau artiffisial

Mae gwyddonwyr wedi profi hanes hir o ymdrechion aflwyddiannus i greu cyhyrau artiffisial. Mae'r rhain yn cynnwys metelau cof siâp, hydroleg, polymerau, a moduron servo. Fodd bynnag, nid yw'r ymdrechion hyn yn optimaidd oherwydd eu pwysau, eu deheurwydd, a'r amseroedd ymateb mwyaf posibl. Mae cyhyrau artiffisial hyfyw yn gofyn am fecanwaith symud elastig ynghyd â ffynhonnell ynni biolegol, fel glwcos ac ocsigen. 

Fodd bynnag, ar ddiwedd y 2010au, cyhoeddodd ymchwilwyr astudiaethau ar ddatblygiad cyhyrau artiffisial y genhedlaeth nesaf. Yn 2019, fe wnaeth tîm ymchwil Sefydliad Technoleg Massachusetts ailadrodd system “torri a thynnu” y planhigyn ciwcymbr i wneud ffibrau a all gyfangu fel cyhyrau dynol. Cyflawnwyd hyn trwy rwymo dau bolymer ag elastigedd amrywiol a oedd yn ffurfio coiliau wrth eu tynnu'n dynn. Roedd tymereddau cynhesach yn caniatáu torchi gwell, gan gynhyrchu mwy o gryfder tynnol. Yn ogystal, mae'r ffibrau'n gweithio'n dda mewn amodau cymedrol, gan eu gwneud yn hyfyw ar gyfer cynhyrchu masnachol. Gall y ffibrau hefyd gael eu gorchuddio â nanowires i ddarparu ffynhonnell ynni fewnol. 

Yn ogystal, creodd gwyddonwyr ym Mhrifysgol Linköping gyhyrau artiffisial yn 2019 sy'n defnyddio glwcos ac ocsigen fel ffynhonnell pŵer, gan drosi ynni cemegol yn ysgogiadau trydanol trwy electrodau biolegol. Yna achosodd yr ysgogiadau trydanol i'r cyhyrau artiffisial datblygedig gyfangu. Ymhen amser, mae'n debygol y bydd gwyddonwyr yn defnyddio cyhyrau artiffisial i wella robotiaid ac aelodau prosthetig. Er y gellir gwneud i gyhyrau artiffisial fod dros 600 gwaith yn gryfach na chyhyrau dynol, ym mis Rhagfyr 2021, gall modelau golli hyd at 97 y cant o'u hegni wrth iddynt berfformio gwahanol gamau gweithredu, gan eu gwneud yn hynod aneffeithlon.   

Effaith aflonyddgar

Gallai datblygiad cyhyrau artiffisial gynnig triniaethau newydd ar gyfer anhwylderau cyhyrol dirywiol, megis nychdod cyhyrol Duchenne. Gellid defnyddio'r cyhyrau synthetig hyn i greu therapïau sy'n helpu i adfywio cyhyrau, gan wella ansawdd bywyd unigolion sy'n dioddef o gyflyrau o'r fath. Ar ben hynny, i unigolion sy'n dibynnu ar brostheteg, mae cyhyrau artiffisial yn gyfle i gael dewisiadau amgen ysgafnach a mwy effeithiol, gan wella symudedd a rhwyddineb defnydd. Wrth i ymchwil fynd rhagddo, y nod yw lleihau'r golled ynni sy'n gyffredin mewn dyluniadau cyfredol, nid yn unig gan wneud y cyhyrau hyn yn fwy effeithlon ond hefyd ehangu eu cymhwysedd ar draws amrywiol ddiwydiannau.

O edrych ar y dirwedd ddiwydiannol, gallai integreiddio cyhyrau artiffisial i gêr gweithwyr leddfu gofynion corfforol rolau llafurddwys yn arbennig. Exosuits Envision wedi'u trwytho â chyhyrau artiffisial, gan gynorthwyo gweithwyr mewn diwydiannau trwm trwy leihau'r straen ar eu cyrff, datblygiad a allai o bosibl feithrin amgylchedd gwaith iachach a lleihau amseroedd segur sy'n gysylltiedig ag anafiadau. Ar yr un pryd, bydd y sector roboteg ar ei ennill yn sylweddol, gyda chenedlaethau robotiaid y dyfodol o bosibl yn cynnwys cyhyrau artiffisial, a thrwy hynny yn rhoi mwy o hyblygrwydd a symudedd iddynt, a all fod yn ganolog i dasgau sy'n gofyn am gyffyrddiad cain neu lywio tiroedd anwastad.

Fodd bynnag, mae'r datblygiad hwn hefyd yn ei gwneud yn ofynnol i gyrff chwaraeon weithredu'n rhagataliol i gynnal tegwch mewn cystadlaethau, oherwydd efallai y bydd angen iddynt sefydlu rheoliadau sy'n gwahardd athletwyr rhag defnyddio cyhyrau artiffisial wedi'u mewnblannu i gael mantais ormodol. Efallai y bydd angen i lywodraethau hefyd feithrin amgylcheddau sy'n annog datblygiadau moesegol tra'n atal camddefnydd. Ar ben hynny, gall sefydliadau addysgol achub ar y foment hon i integreiddio gwybodaeth am y dechnoleg hon sy'n dod i'r amlwg i gwricwla, gan feithrin cenhedlaeth sy'n fedrus wrth drosoli'r buddion wrth liniaru'r anfanteision posibl. 

Goblygiadau cyhyrau artiffisial 

Gall goblygiadau ehangach cyhyrau artiffisial gynnwys:

• Dyluniadau prosthetig yn esblygu i fod yn ysgafnach ac yn fwy ymatebol i ysgogiadau defnyddwyr, gan arwain at ymchwydd mewn opsiynau esthetig dymunol i bobl ag anableddau, a allai nid yn unig wella symudedd ond hefyd hybu hunan-barch a hwyluso integreiddio llyfnach i rolau cymdeithasol amrywiol.
• Milwriaethwyr yn sianelu arian i raglenni ymchwil i ddatblygu cyhyrau artiffisial arbenigol, gan arwain at greu uwch-filwyr gyda chryfder a chyflymder uwch, symudiad a allai gynyddu rasys arfau yn fyd-eang a chodi penblethau moesegol ynghylch gwella galluoedd dynol trwy ddulliau artiffisial.
• Ymddangosiad robotiaid humanoid sydd â chrwyn a chyhyrau organig neu synthetig hyblyg, gan baratoi'r ffordd ar gyfer rhyngweithio mwy naturiol rhwng bodau dynol a robotiaid, gan newid deinameg y farchnad lafur trwy gyflwyno robotiaid sy'n gallu cyflawni tasgau gyda deheurwydd tebyg i ddynol a dealltwriaeth emosiynol.
• Mae'r diwydiant ffasiwn o bosibl yn mabwysiadu cyhyrau artiffisial mewn dyluniadau dillad, gan arwain at ddillad a all newid siâp neu liw yn seiliedig ar ddewisiadau neu emosiynau'r defnyddiwr, gan gynnig dimensiwn newydd o ffasiwn personol ond hefyd yn codi cwestiynau ar effaith amgylcheddol cynhyrchu dillad uwch-dechnoleg o'r fath. .
• Mae'r diwydiant adloniant, yn enwedig y sectorau ffilm a gemau, yn defnyddio cyhyrau artiffisial i greu animatroneg a chymeriadau rhithwir mwy realistig, gan arwain at brofiadau trochi ond o bosibl yn cynyddu costau cynhyrchu.
• Datblygiad robotiaid achub sydd â chyhyrau artiffisial, gan wella eu gallu i lywio tiroedd anodd ac achub bywydau mewn ardaloedd lle mae trychinebau.
• Y potensial i gyhyrau artiffisial gael eu defnyddio wrth archwilio’r gofod, gan gynorthwyo gofodwyr i gyflawni tasgau gyda llai o straen corfforol, ymestyn hyd teithiau gofod ond sydd hefyd angen buddsoddiadau sylweddol mewn ymchwil a datblygu.
• Mae'r sector gofal iechyd o bosibl yn gweld cynnydd mewn therapi corfforol personol a rhaglenni adsefydlu yn ysgogi cyhyrau artiffisial, gan arwain at brosesau adfer mwy effeithiol ond hefyd yn cynyddu cost gwasanaethau gofal iechyd oherwydd integreiddio technoleg pen uchel.

Cwestiynau i'w hystyried

• Ydych chi'n meddwl y bydd neu y dylai llywodraethau wahardd y defnydd o gyhyrau artiffisial mewn unigolion iach? 
• A fyddai gennych chi ddiddordeb mewn cyhyrau artiffisial - naill ai wedi'u mewnblannu neu atodiad gwisgadwy - i'ch gwneud chi'n gryfach ac yn gyflymach?