Вештачки мишићи: Инжењерска супер снага

• Аутор:
• ime аутора

  Куантумрун Форесигхт
• Може 6, 2022

Сажетак увида

Напредак у технологији вештачких мишића утире пут за мноштво апликација, од природније протетике до робота са повећаном спретношћу. Истраживачи истражују материјале и изворе енергије како би створили влакна која опонашају покрете људских мишића. Како ова технологија наставља да се развија, она обећава да ће донети трансформативне промене у различитим индустријама, укључујући здравствену заштиту, моду и забаву, уз истовремено подизање важних етичких и регулаторних разматрања.

Контекст вештачких мишића

Научници су искусили дугу историју неуспешних покушаја стварања вештачких мишића. То укључује метале са меморијом облика, хидраулику, полимере и серво моторе. Међутим, ови покушаји нису оптимални због своје тежине, спретности и максималног времена одзива. Одрживи вештачки мишићи захтевају еластичан механизам покрета у комбинацији са биолошким извором енергије, као што су глукоза и кисеоник. 

Међутим, током касних 2010-их, истраживачи су објавили студије о развоју вештачких мишића следеће генерације. 2019. истраживачки тим Масачусетског института за технологију поновио је систем „намотавања и извлачења“ биљке краставца како би направио влакна која се могу скупљати попут људских мишића. То су постигли тако што су повезали два полимера различите еластичности који су формирали завојнице када се затегну. Топлије температуре су омогућиле боље намотавање, стварајући већу затезну чврстоћу. Поред тога, влакна добро функционишу у умереним условима, што их чини одрживим за комерцијалну производњу. Влакна се такође могу обложити наножицама како би се обезбедио унутрашњи извор енергије. 

Поред тога, научници са Универзитета Линкопинг су 2019. године створили вештачке мишиће који користе глукозу и кисеоник као извор енергије, претварајући хемијску енергију у електричне импулсе путем биолошких електрода. Електрични импулси су тада изазвали контракцију развијених вештачких мишића. Временом ће научници вероватно користити вештачке мишиће да побољшају роботе и протетске удове. Док се вештачки мишићи могу учинити да буду преко 600 пута јачи од људских мишића, од децембра 2021. модели могу да изгубе до 97 одсто своје енергије док обављају различите радње, што их чини веома неефикасним.   

Ометајући утицај

Развој вештачких мишића могао би да понуди нове третмане за дегенеративне мишићне поремећаје, као што је Дуцхеннеова мишићна дистрофија. Ови синтетички мишићи би се могли користити за креирање терапија које помажу у регенерацији мишића, побољшавајући квалитет живота особа које пате од таквих стања. Штавише, за појединце који се ослањају на протетику, вештачки мишићи представљају прилику за лакше и ефикасније алтернативе, побољшавајући мобилност и лакоћу употребе. Како истраживање напредује, циљ је да се смањи губитак енергије који преовлађује у тренутним дизајнима, не само да ове мишиће учини ефикаснијим, већ и прошири њихову применљивост у различитим индустријама.

Гледајући на индустријски пејзаж, интеграција вештачких мишића у радничку опрему могла би значајно да ублажи физичке захтеве радно интензивних улога. Замислите егзоодела са вештачким мишићима, која помажу радницима у тешкој индустрији смањујући оптерећење на њихова тела, развој који би потенцијално могао да подстакне здравије радно окружење и смањи застоје у вези са повредама. Паралелно, сектор роботике ће значајно добити, будући да ће будуће генерације робота вероватно имати вештачке мишиће, чиме им се даје повећана флексибилност и мобилност, што може бити кључно у задацима који захтевају деликатан додир или навигацију по неравним теренима.

Међутим, овај развој такође захтева од спортских тела да делују превентивно како би подржали правичност у такмичењима, јер ће можда морати да уведу прописе који забрањују спортистима да користе имплантиране вештачке мишиће да би стекли неприкладну предност. Владе ће можда морати да негују окружење које подстиче етичко напредовање док истовремено спречава злоупотребу. Штавише, образовне институције могу искористити овај тренутак да интегришу знање о овој технологији у настајању у наставне планове и програме, негујући генерацију која је вешта у искориштавању предности уз ублажавање потенцијалних недостатака. 

Импликације вештачких мишића 

Шире импликације вештачких мишића могу укључивати:

• Протетски дизајни еволуирају да буду лакши и боље реагују на корисничке стимулусе, што резултира порастом естетски пријатних опција за особе са инвалидитетом, које не само да могу да побољшају мобилност већ и да подстакну самопоштовање и олакшају глаткију интеграцију у различите друштвене улоге.
• Војске каналишу средства у истраживачке програме за развој специјализованих вештачких мишића, што доводи до стварања супер војника обдарених повећаном снагом и брзином, што је потез који би могао да ескалира трку у наоружању на глобалном нивоу и изазове етичке дилеме око унапређења људских способности вештачким средствима.
• Појава хуманоидних робота опремљених флексибилном органском или синтетичком кожом и мишићима, утирући пут природнијој интеракцији између људи и робота, мењајући динамику тржишта рада увођењем робота способних да обављају задатке са људском спретношћу и емоционалним разумевањем.
• Модна индустрија потенцијално усваја вештачке мишиће у дизајну одеће, што доводи до одевних предмета који могу да мењају облик или боју на основу преференција или емоција корисника, нудећи нову димензију персонализоване моде, али и постављајући питања о утицају на животну средину производње такве високотехнолошке одеће .
• Индустрија забаве, посебно сектор филмова и игара, користи вештачке мишиће за стварање реалистичније аниматронике и виртуелних ликова, што доводи до импресивних искустава, али вероватно повећава трошкове производње.
• Развој робота за спасавање опремљених вештачким мишићима, који побољшавају њихову способност да се крећу по тешким теренима и спасавају животе у подручјима погођеним катастрофом.
• Потенцијал да се вештачки мишићи користе у свемирским истраживањима, помажу астронаутима у обављању задатака са смањеним физичким напрезањем, продужавају трајање свемирских мисија, али такође захтевају значајна улагања у истраживање и развој.
• Сектор здравствене заштите потенцијално види пораст персонализованих програма физикалне терапије и рехабилитације који користе вештачке мишиће, што доводи до ефикаснијих процеса опоравка, али и повећава трошкове здравствених услуга због интеграције врхунске технологије.

Питања која треба размотрити

• Да ли мислите да ће владе или треба да забране употребу вештачких мишића код здравих особа? 
• Да ли бисте били заинтересовани за вештачке мишиће — било имплантиране или носиви додатак — да бисте били јачи и бржи?