Mākslīgie muskuļi: izcils spēks

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• 6. gada 2022. maijs

Ieskata kopsavilkums

Mākslīgo muskuļu tehnoloģiju sasniegumi paver ceļu daudziem lietojumiem, sākot no dabiskākas protezēšanas līdz robotiem ar uzlabotu veiklību. Pētnieki pēta materiālus un enerģijas avotus, lai izveidotu šķiedras, kas atdarina cilvēka muskuļu kustības. Tā kā šī tehnoloģija turpina attīstīties, tā sola ieviest transformējošas izmaiņas dažādās nozarēs, tostarp veselības aprūpē, modē un izklaidē, vienlaikus izvirzot arī svarīgus ētiskus un regulējošus apsvērumus.

Mākslīgo muskuļu konteksts

Zinātnieki ilgu laiku ir pieredzējuši neveiksmīgus mēģinājumus izveidot mākslīgos muskuļus. Tie ietver formu atmiņu metālus, hidrauliku, polimērus un servomotorus. Tomēr šie mēģinājumi nav optimāli to svara, veiklības un maksimālā reakcijas laika dēļ. Dzīvotspējīgiem mākslīgiem muskuļiem ir nepieciešams elastīgs kustību mehānisms, kas savienots ar bioloģisku enerģijas avotu, piemēram, glikozi un skābekli. 

Tomēr 2010. gadu beigās pētnieki publicēja pētījumus par nākamās paaudzes mākslīgo muskuļu attīstību. 2019. gadā Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta pētnieku komanda atkārtoja gurķu auga “tīšanas un vilkšanas” sistēmu, lai izveidotu šķiedras, kas var sarauties tāpat kā cilvēka muskuļi. Viņi to panāca, saistot divus polimērus ar atšķirīgu elastību, kas veidoja spoles, kad tos nostiepja. Siltāka temperatūra ļāva labāk satīt, radot lielāku stiepes izturību. Turklāt šķiedras labi darbojas mērenos apstākļos, padarot tās dzīvotspējīgas komerciālai ražošanai. Šķiedras var arī pārklāt ar nanovadiem, lai nodrošinātu iekšēju enerģijas avotu. 

Turklāt Linkēpingas universitātes zinātnieki 2019. gadā izveidoja mākslīgos muskuļus, kas izmanto glikozi un skābekli kā enerģijas avotu, pārvēršot ķīmisko enerģiju elektriskos impulsos, izmantojot bioloģiskos elektrodus. Pēc tam elektriskie impulsi izraisīja attīstīto mākslīgo muskuļu kontrakciju. Laika gaitā zinātnieki, iespējams, izmantos mākslīgos muskuļus, lai uzlabotu robotus un protēzes. Lai gan mākslīgos muskuļus var padarīt vairāk nekā 600 reižu spēcīgākus par cilvēka muskuļiem, no 2021. gada decembra modeļi var zaudēt līdz pat 97 procentiem savas enerģijas, veicot dažādas darbības, padarot tos ļoti neefektīvus.   

Traucējoša ietekme

Mākslīgo muskuļu attīstība varētu piedāvāt jaunas ārstēšanas metodes deģeneratīvām muskuļu slimībām, piemēram, Dišēna muskuļu distrofijai. Šos sintētiskos muskuļus varētu izmantot, lai radītu terapiju, kas palīdz muskuļu atjaunošanā, uzlabojot dzīves kvalitāti cilvēkiem, kuri cieš no šādiem stāvokļiem. Turklāt personām, kuras paļaujas uz protezēšanu, mākslīgie muskuļi sniedz iespēju vieglāk un efektīvāk izmantot alternatīvas, uzlabojot mobilitāti un lietošanas vienkāršību. Attīstoties pētījumiem, mērķis ir samazināt pašreizējos konstrukcijās izplatītos enerģijas zudumus, ne tikai padarot šos muskuļus efektīvākus, bet arī paplašinot to pielietojamību dažādās nozarēs.

Raugoties uz industriālo ainavu, mākslīgo muskuļu integrēšana strādnieku ekipējumā varētu ievērojami atvieglot darbietilpīgu lomu fiziskās prasības. Iedomājieties eksotērpus, kas piesātināti ar mākslīgiem muskuļiem, palīdzot strādniekiem smagajā rūpniecībā, samazinot slodzi uz viņu ķermeni, un tas varētu veicināt veselīgāku darba vidi un samazināt ar traumām saistītos dīkstāves laikus. Paralēli robotikas nozarei ir ievērojams ieguvums, un nākamajām robotu paaudzēm, iespējams, būs mākslīgie muskuļi, tādējādi nodrošinot tiem lielāku elastību un mobilitāti, kas var būt izšķirošs uzdevumos, kuros nepieciešams smalks pieskāriens vai navigācija nelīdzenā reljefā.

Tomēr šī attīstība prasa arī sporta institūcijām rīkoties preventīvi, lai saglabātu godīgumu sacensībās, jo tām, iespējams, būs jāievieš noteikumi, kas aizliedz sportistiem izmantot implantētus mākslīgos muskuļus, lai iegūtu nepamatotas priekšrocības. Valdībām var būt arī jāatbalsta vide, kas veicina ētisku attīstību, vienlaikus novēršot ļaunprātīgu izmantošanu. Turklāt izglītības iestādes var izmantot šo brīdi, lai integrētu zināšanas par šo jauno tehnoloģiju mācību programmās, audzinot paaudzi, kas spēj izmantot ieguvumus, vienlaikus mazinot iespējamos negatīvos aspektus. 

Mākslīgo muskuļu ietekme 

Plašāka mākslīgo muskuļu ietekme var ietvert:

• Protēžu dizaini attīstās, lai tie būtu vieglāki un vairāk reaģētu uz lietotāju stimuliem, kā rezultātā cilvēkiem ar invaliditāti tiek piedāvātas estētiski pievilcīgas iespējas, kas var ne tikai uzlabot mobilitāti, bet arī paaugstināt pašcieņu un atvieglot vienmērīgāku integrāciju dažādās sabiedrības lomās.
• Militārie līdzekļi novirza līdzekļus pētniecības programmām, lai attīstītu specializētus mākslīgos muskuļus, tādējādi radot superkaravīrus, kas apveltīti ar paaugstinātu spēku un ātrumu, kas var saasināt bruņošanās sacensības visā pasaulē un radīt ētiskas dilemmas, kas saistītas ar cilvēka spēju uzlabošanu ar mākslīgiem līdzekļiem.
• Humanoīdu robotu parādīšanās, kas aprīkoti ar elastīgām organiskām vai sintētiskām ādām un muskuļiem, paverot ceļu dabiskākai mijiedarbībai starp cilvēkiem un robotiem, mainot darba tirgus dinamiku, ieviešot robotus, kas spēj veikt uzdevumus ar cilvēkiem līdzīgu veiklību un emocionālu izpratni.
• Modes industrija, kas potenciāli izmanto mākslīgos muskuļus apģērbu dizainā, radot apģērbus, kas var mainīt formu vai krāsu, pamatojoties uz lietotāja vēlmēm vai emocijām, piedāvājot jaunu personalizētas modes dimensiju, bet arī uzdodot jautājumus par šādu augsto tehnoloģiju apģērbu ražošanas ietekmi uz vidi. .
• Izklaides industrija, jo īpaši filmu un spēļu nozare, izmantojot mākslīgos muskuļus, lai radītu reālistiskāku animatroniku un virtuālos varoņus, radot aizraujošu pieredzi, bet, iespējams, palielinot ražošanas izmaksas.
• Glābšanas robotu izstrāde, kas aprīkoti ar mākslīgiem muskuļiem, uzlabojot to spēju pārvietoties sarežģītos apvidos un glābt dzīvības katastrofu skartajos apgabalos.
• Mākslīgo muskuļu potenciāls, ko var izmantot kosmosa izpētē, palīdzot astronautiem veikt uzdevumus ar samazinātu fizisko slodzi, pagarinot kosmosa misiju ilgumu, bet arī prasa ievērojamus ieguldījumus pētniecībā un attīstībā.
• Veselības aprūpes sektorā, iespējams, pieaugs personalizētas fizikālās terapijas un rehabilitācijas programmas, kurās tiek izmantoti mākslīgie muskuļi, tādējādi nodrošinot efektīvākus atveseļošanās procesus, kā arī palielinot veselības aprūpes pakalpojumu izmaksas, pateicoties augstākās klases tehnoloģiju integrācijai.

Jautājumi, kas jāapsver

• Vai, jūsuprāt, valdības aizliedz vai vajadzētu aizliegt mākslīgo muskuļu izmantošanu veseliem cilvēkiem? 
• Vai jūs interesē mākslīgie muskuļi — vai nu implantēti, vai valkājams piedēklis —, lai padarītu jūs stiprāku un ātrāku?