Dirbtiniai raumenys: Sukurti super jėgą

• Autorius:
• autoriaus vardas

  Quantumrun Foresight
• Gali 6, 2022

Įžvalgos santrauka

Dirbtinių raumenų technologijų pažanga atveria kelią daugybei pritaikymų – nuo ​​natūralesnio protezavimo iki patobulinto miklumo robotų. Tyrėjai tiria medžiagas ir energijos šaltinius, kad sukurtų pluoštus, imituojančius žmogaus raumenų judesius. Kadangi ši technologija ir toliau vystosi, ji žada pakeisti įvairias pramonės šakas, įskaitant sveikatos priežiūrą, madą ir pramogas, kartu iškeldama svarbius etinius ir reguliavimo aspektus.

Dirbtinių raumenų kontekstas

Mokslininkai patyrė ilgą nesėkmingų bandymų sukurti dirbtinius raumenis istoriją. Tai apima formos atminties metalus, hidrauliką, polimerus ir servovariklius. Tačiau šie bandymai nėra optimalūs dėl savo svorio, miklumo ir maksimalaus reakcijos laiko. Gyvybingiems dirbtiniams raumenims reikalingas elastingas judėjimo mechanizmas, sujungtas su biologiniu energijos šaltiniu, pavyzdžiui, gliukoze ir deguonimi. 

Tačiau 2010-ųjų pabaigoje mokslininkai paskelbė studijas apie naujos kartos dirbtinių raumenų vystymąsi. 2019 m. Masačusetso technologijos instituto tyrimų grupė atkartojo agurkų augalo „sukimo ir traukimo“ sistemą, kad pagamintų pluoštus, kurie gali susitraukti kaip žmogaus raumenys. Jie tai pasiekė surišdami du skirtingo elastingumo polimerus, kurie susidarė ritinius, kai traukiami įtemptai. Šiltesnė temperatūra leido geriau suvynioti, sukuriant didesnį atsparumą tempimui. Be to, pluoštai gerai veikia vidutinio sunkumo sąlygomis, todėl yra tinkami komercinei gamybai. Pluoštai taip pat gali būti padengti nanolaidais, kad būtų sukurtas vidinis energijos šaltinis. 

Be to, Linköpingo universiteto mokslininkai 2019 m. sukūrė dirbtinius raumenis, kurie naudoja gliukozę ir deguonį kaip energijos šaltinį ir paverčia cheminę energiją elektriniais impulsais per biologinius elektrodus. Dėl elektrinių impulsų susitraukė išsivystę dirbtiniai raumenys. Laikui bėgant mokslininkai greičiausiai naudos dirbtinius raumenis, kad pagerintų robotus ir protezuotų galūnes. Nors dirbtiniai raumenys gali būti daugiau nei 600 kartų stipresni už žmogaus raumenis, 2021 m. gruodžio mėn. modeliai gali prarasti iki 97 procentų energijos, kai atlieka skirtingus veiksmus, todėl jie yra labai neefektyvūs.   

Trikdantis poveikis

Dirbtinių raumenų vystymas gali pasiūlyti naujų degeneracinių raumenų sutrikimų, tokių kaip Diušeno raumenų distrofija, gydymo būdų. Šiuos sintetinius raumenis būtų galima panaudoti kuriant terapiją, kuri padeda atkurti raumenis ir gerina tokių ligų kenčiančių asmenų gyvenimo kokybę. Be to, žmonėms, kurie naudojasi protezavimu, dirbtiniai raumenys suteikia galimybę rasti lengvesnių ir efektyvesnių alternatyvų, didinančių mobilumą ir lengvesnį naudojimą. Vykstant tyrimams, tikslas yra sumažinti energijos nuostolius, vyraujančius dabartiniuose modeliuose, ne tik padidinant šių raumenų efektyvumą, bet ir išplečiant jų pritaikymą įvairiose pramonės šakose.

Žvelgiant į pramonės kraštovaizdį, dirbtinių raumenų integravimas į darbuotojų įrangą galėtų žymiai palengvinti fizinius darbui imlių vaidmenų poreikius. Įsivaizduokite egzo kostiumus su dirbtiniais raumenimis, padedančius sunkiosios pramonės darbuotojams mažinant jų kūno įtampą, o tai gali paskatinti sveikesnę darbo aplinką ir sumažinti su traumomis susijusių prastovų laiką. Be to, robotikos sektorius turi daug naudos, nes būsimos robotų kartos gali turėti dirbtinių raumenų, todėl jiems bus suteiktas didesnis lankstumas ir mobilumas, o tai gali būti labai svarbus atliekant užduotis, reikalaujančias subtilaus prisilietimo arba važiuojant nelygioje vietovėje.

Tačiau šis vystymasis taip pat reikalauja, kad sporto institucijos imtųsi prevencinių veiksmų, kad būtų užtikrintas sąžiningumas varžybose, nes gali prireikti priimti reglamentus, draudžiančius sportininkams naudoti implantuotus dirbtinius raumenis, kad jie įgytų nepagrįstą pranašumą. Vyriausybėms taip pat gali tekti puoselėti aplinką, skatinančią etinę pažangą ir užkertant kelią netinkamam naudojimui. Be to, švietimo įstaigos gali pasinaudoti šiuo momentu ir integruoti žinias apie šią besiformuojančią technologiją į mokymo programas, taip išugdydami kartą, kuri geba išnaudoti naudą ir sušvelninti galimus trūkumus. 

Dirbtinių raumenų pasekmės 

Platesnis dirbtinių raumenų poveikis gali būti:

• Protezų dizainas tobulėja, kad būtų lengvesnis ir labiau reaguotų į vartotojo dirgiklius, todėl žmonėms su negalia padaugėjo estetiškai patrauklių pasirinkimų, o tai gali ne tik padidinti mobilumą, bet ir padidinti savigarbą bei palengvinti sklandesnę integraciją į įvairius visuomenės vaidmenis.
• Kariškiai nukreipia lėšas į mokslinių tyrimų programas, skirtas specializuotiems dirbtiniams raumenims vystyti, o tai leidžia sukurti super karius, turinčius didesnę jėgą ir greitį, o tai gali paaštrinti ginklavimosi varžybas visame pasaulyje ir iškelti etines dilemas, susijusias su žmogaus pajėgumų didinimu dirbtinėmis priemonėmis.
• Žmogiškųjų robotų, aprūpintų lanksčia organine ar sintetine oda ir raumenimis, atsiradimas, atveriantis kelią natūralesnei žmonių ir robotų sąveikai, keičiantis darbo rinkos dinamiką, pristatant robotus, galinčius atlikti užduotis su žmogišku miklumu ir emociniu supratimu.
• Mados pramonė gali pritaikyti dirbtinius raumenis kuriant drabužių dizainą, todėl sukuriami drabužiai, kurie gali keisti formą ar spalvą pagal vartotojo pageidavimus ar emocijas, suteikiant naują individualizuotos mados dimensiją, bet taip pat kyla klausimų dėl tokių aukštųjų technologijų drabužių gamybos poveikio aplinkai. .
• Pramogų pramonė, ypač filmų ir žaidimų sektoriai, pasitelkdama dirbtinius raumenis, kad sukurtų tikroviškesnę animatroniką ir virtualius personažus, o tai lems įtraukiančius potyrius, bet galbūt padidina gamybos sąnaudas.
• Gelbėjimo robotų, aprūpintų dirbtiniais raumenimis, kūrimas, pagerinantis jų gebėjimą naršyti sudėtingoje vietovėje ir išgelbėti gyvybes nelaimės ištiktose vietovėse.
• Galimybė naudoti dirbtinius raumenis kosmoso tyrinėjimams, padedant astronautams atlikti užduotis su mažesne fizine įtampa, pailginant kosminių misijų trukmę, bet taip pat reikalaujant didelių investicijų į mokslinius tyrimus ir plėtrą.
• Sveikatos priežiūros sektoriuje gali padidėti individualizuotos fizinės terapijos ir reabilitacijos programos, kuriose naudojami dirbtiniai raumenys, o tai lemia veiksmingesnius atsigavimo procesus, bet taip pat padidina sveikatos priežiūros paslaugų kainą dėl aukščiausios klasės technologijų integravimo.

Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

• Ar manote, kad vyriausybės uždraus arba turėtų uždrausti sveikų žmonių dirbtinius raumenis? 
• Ar jus domintų dirbtiniai raumenys – implantuoti arba nešiojami priedai – kad taptumėte stipresni ir greitesni?