Kunstige muskler: Teknisk superstyrke

• Forfatter:
• forfatternavn

  Quantumrun Foresight
• Kan 6, 2022

Oppsummering av innsikt

Fremskritt innen kunstig muskelteknologi baner vei for en rekke bruksområder, fra mer naturlige proteser til roboter med forbedret fingerferdighet. Forskere utforsker materialer og energikilder for å lage fibre som etterligner menneskelige muskelbevegelser. Ettersom denne teknologien fortsetter å utvikle seg, lover den å bringe transformative endringer på tvers av ulike bransjer, inkludert helsevesen, mote og underholdning, samtidig som den tar opp viktige etiske og regulatoriske hensyn.

Kontekst for kunstige muskler

Forskere har opplevd en lang historie med mislykkede forsøk på å lage kunstige muskler. Disse inkluderer metaller med formminne, hydraulikk, polymerer og servomotorer. Disse forsøkene er imidlertid ikke optimale på grunn av deres vekt, fingerferdighet og maksimale responstider. Levedyktige kunstige muskler krever en elastisk bevegelsesmekanisme kombinert med en biologisk energikilde, som glukose og oksygen. 

På slutten av 2010-tallet publiserte imidlertid forskere studier om utviklingen av neste generasjons kunstige muskler. I 2019 replikerte et forskningsteam fra Massachusetts Institute of Technology agurkplantens "kveiling-og-trekking"-system for å lage fibre som kan trekke seg sammen som menneskelige muskler. De oppnådde dette ved å binde to polymerer med varierende elastisitet som dannet spoler når de ble strammet. Varmere temperaturer tillot bedre kveiling, og genererte mer strekkstyrke. I tillegg fungerer fibrene godt under moderate forhold, noe som gjør dem levedyktige for kommersiell produksjon. Fibrene kan også belegges med nanotråder for å gi en intern energikilde. 

I tillegg skapte forskere ved Linköpings universitet kunstige muskler i 2019 som bruker glukose og oksygen som strømkilde, og konverterer kjemisk energi til elektriske impulser via biologiske elektroder. De elektriske impulsene fikk da de utviklede kunstige musklene til å trekke seg sammen. Med tiden vil forskere sannsynligvis bruke kunstige muskler for å forbedre roboter og proteser. Mens kunstige muskler kan gjøres til å være over 600 ganger sterkere enn menneskelige muskler, fra desember 2021, kan modeller miste opptil 97 prosent av energien når de utfører forskjellige handlinger, noe som gjør dem svært ineffektive.   

Forstyrrende påvirkning

Utviklingen av kunstige muskler kan tilby nye behandlinger for degenerative muskelsykdommer, som for eksempel Duchennes muskeldystrofi. Disse syntetiske musklene kan brukes til å lage terapier som hjelper til med muskelregenerering, og forbedrer livskvaliteten for individer som lider av slike tilstander. Dessuten, for personer som er avhengige av proteser, gir kunstige muskler en mulighet for lettere og mer effektive alternativer, noe som øker mobiliteten og brukervennligheten. Etter hvert som forskningen skrider frem, er målet å redusere energitapet som er utbredt i dagens design, ikke bare gjøre disse musklene mer effektive, men også utvide deres anvendelighet på tvers av ulike bransjer.

Ser vi på det industrielle landskapet, kan integreringen av kunstige muskler i arbeidernes utstyr lette de fysiske kravene til arbeidsintensive roller. Se for deg exosuits med kunstige muskler, som hjelper arbeidere i tung industri ved å redusere belastningen på kroppen deres, en utvikling som potensielt kan fremme et sunnere arbeidsmiljø og redusere skaderelaterte nedetider. Parallelt vil robotsektoren øke betydelig, med fremtidige robotgenerasjoner som muligens har kunstige muskler, og dermed gi dem økt fleksibilitet og mobilitet, noe som kan være sentralt i oppgaver som krever en delikat berøring eller navigere i ujevnt terreng.

Denne utviklingen krever imidlertid også at idrettsorganer opptrer forebyggende for å opprettholde rettferdighet i konkurranser, ettersom de kan trenge å innføre regler som hindrer idrettsutøvere fra å bruke implanterte kunstige muskler for å oppnå en unødig fordel. Regjeringer kan også trenge å fremme miljøer som oppmuntrer til etiske fremskritt og samtidig forhindrer misbruk. Videre kan utdanningsinstitusjoner gripe dette øyeblikket til å integrere kunnskap om denne fremvoksende teknologien i læreplaner, og pleie en generasjon som er dyktig til å utnytte fordelene samtidig som de potensielle ulempene reduseres. 

Implikasjoner av kunstige muskler 

Større implikasjoner av kunstige muskler kan omfatte:

• Protesedesign utvikler seg til å være lettere og mer lydhør overfor brukerstimuli, noe som resulterer i en økning i estetisk tiltalende alternativer for funksjonshemmede, som ikke bare kan øke mobiliteten, men også øke selvtilliten og lette jevnere integrering i ulike samfunnsroller.
• Militærer kanaliserer midler til forskningsprogrammer for å utvikle spesialiserte kunstige muskler, noe som fører til opprettelsen av supersoldater utstyrt med økt styrke og hastighet, et trekk som kan eskalere våpenkappløp globalt og reise etiske dilemmaer rundt forbedring av menneskelige evner gjennom kunstige midler.
• Fremveksten av humanoide roboter utstyrt med fleksible organiske eller syntetiske skinn og muskler, baner vei for mer naturlige interaksjoner mellom mennesker og roboter, endrer arbeidsmarkedsdynamikken ved å introdusere roboter som er i stand til å utføre oppgaver med en menneskelignende fingerferdighet og følelsesmessig forståelse.
• Moteindustrien tar potensielt i bruk kunstige muskler i klesdesign, noe som fører til plagg som kan endre form eller farge basert på brukerens preferanser eller følelser, og tilbyr en ny dimensjon av personlig mote, men stiller også spørsmål om miljøpåvirkningen av å produsere slike høyteknologiske klær .
• Underholdningsindustrien, spesielt film- og spillsektorene, utnytter kunstige muskler for å skape mer realistisk animatronikk og virtuelle karakterer, noe som fører til oppslukende opplevelser, men muligens økende produksjonskostnader.
• Utviklingen av redningsroboter utstyrt med kunstige muskler, forbedrer deres evne til å navigere i vanskelig terreng og redde liv i katastroferammede områder.
• Potensialet for kunstige muskler som kan brukes i romutforskning, hjelpe astronauter med å utføre oppgaver med redusert fysisk belastning, forlenge varigheten av romoppdrag, men også kreve betydelige investeringer i forskning og utvikling.
• Helsesektoren ser potensielt en økning i personaliserte fysioterapi- og rehabiliteringsprogrammer som utnytter kunstige muskler, noe som fører til mer effektive utvinningsprosesser, men også øke kostnadene for helsetjenester på grunn av integreringen av avansert teknologi.

Spørsmål å vurdere

• Tror du myndighetene vil eller bør forby bruk av kunstige muskler hos friske individer? 
• Ville du vært interessert i kunstige muskler – enten implanterte eller et brukbart vedheng – for å gjøre deg sterkere og raskere?