స్మార్ట్ మెటీరియల్ లాగా వ్యవహరించడానికి రోబోట్ కలెక్టివ్ ఎలా పొందాలి

“రోబోలు ఒక పదార్థం లాగా ప్రవర్తించే మార్గాన్ని మేము కనుగొన్నాము” అని యుసిఎస్బి మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రొఫెసర్ ఇలియట్ హాక్స్ ల్యాబ్‌లోని మాజీ డాక్టరల్ పరిశోధకుడు మాథ్యూ డెవ్లిన్ అన్నారు మరియు పత్రికలో ప్రచురించబడిన ఒక కాగితం యొక్క ప్రధాన రచయిత సైన్స్. చిన్న హాకీ పుక్స్ లాగా కనిపించే వ్యక్తిగత, డిస్క్ ఆకారపు స్వయంప్రతిపత్తమైన రోబోట్లతో కూడిన, సమిష్టి సభ్యులు తమను వివిధ రూపాలుగా వివిధ రూపాలుగా సమీకరించటానికి ప్రోగ్రామ్ చేయబడ్డారు.

పరిశోధనా బృందానికి ప్రత్యేక ఆసక్తి ఏమిటంటే, రోబోటిక్ పదార్థాన్ని సృష్టించే సవాలు, ఇది గట్టిగా మరియు బలంగా ఉంటుంది, అయినప్పటికీ కొత్త రూపం అవసరమైనప్పుడు ప్రవహించగలుగుతారు. ఒక రూపాన్ని సాధించడానికి బాహ్య శక్తులకు ప్రతిస్పందించే బదులు, రోబోటిక్ పదార్థాలు అంతర్గత సంకేతాలకు ఆదర్శంగా స్పందిస్తాయి, హాక్స్ వివరించాడు, ఆకారాన్ని తీసుకొని దానిని పట్టుకోగలడు, “కానీ తమను తాము కొత్త ఆకారంలోకి ప్రవహించగలిగారు.”

ప్రేరణ కోసం, పరిశోధకులు మాజీ UCSB ప్రొఫెసర్ మరియు ప్రస్తుతం టియు డ్రెస్డెన్ వద్ద ఫిజిక్స్ ఆఫ్ లైఫ్ ఎక్సలెన్స్ క్లస్టర్ డైరెక్టర్ ఓట్గర్ కాంప్స్ చేత మునుపటి పనిని నొక్కారు, పిండాలు భౌతికంగా ఎలా ఆకారంలో ఉన్నాయి. “ఎంబ్రియోనిక్ కణజాలాలు అంతిమ స్మార్ట్ పదార్థాలు” అని ఆయన అన్నారు. “వారు స్వీయ ఆకృతి, స్వీయ-స్వస్థత మరియు స్థలం మరియు సమయాలలో వారి భౌతిక బలాన్ని నియంత్రించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటారు.” UCSB లో ఉన్నప్పుడు, అతని ప్రయోగశాల పిండాలు తమను తాము ఆకృతి చేయడానికి గాజులాగా కరిగించగలవని కనుగొన్నారు. “తమను తాము చెక్కడానికి, పిండాలలోని కణాలు కణజాలాలను ద్రవం మరియు ఘన రాష్ట్రాల మధ్య మారగలవు; భౌతిక శాస్త్రంలో దృ g త్వం పరివర్తన అని పిలువబడే ఒక దృగ్విషయం” అని ఆయన చెప్పారు.

పిండం యొక్క అభివృద్ధి సమయంలో, కణాలు ఒకదానికొకటి తమను తాము ఏర్పాటు చేసుకునే గొప్ప సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి, విభజన చేయని కణాల బొట్టు నుండి జీవిని వివిక్త రూపాల సేకరణగా మార్చడం – చేతులు మరియు కాళ్ళ వంటి వివిక్త రూపాలుగా మరియు ఎముకలు మరియు వంటి వివిధ అనుగుణ్యతలను కలిగి ఉంటాయి మెదడు. పరిశోధకులు ఈ దృ g త్వం పరివర్తనాల వెనుక మూడు జీవ ప్రక్రియలను ప్రారంభించడంపై దృష్టి పెట్టారు: కణాల అభివృద్ధి చెందుతున్న క్రియాశీల శక్తులు ఒకదానికొకటి వర్తిస్తాయి, ఇవి ఒకదానికొకటి చుట్టూ తిరగడానికి వీలు కల్పిస్తాయి; ఈ కణాలు స్థలం మరియు సమయాలలో వాటి కదలికలను సమన్వయం చేయడానికి అనుమతించే జీవరసాయన సిగ్నలింగ్; మరియు ఒకదానికొకటి కట్టుబడి ఉన్న వారి సామర్థ్యం, ​​ఇది చివరికి జీవి యొక్క తుది రూపం యొక్క దృ ff త్వాన్ని ఇస్తుంది.

రోబోట్ల ప్రపంచంలో, కణాంతర శక్తులు ఇంటర్-యూనిట్ టాంజెన్షియల్ ఫోర్స్‌కు అనువదిస్తాయి, ప్రతి రోబోట్ యొక్క వృత్తాకార బాహ్య వెంట ఎనిమిది మోటరైజ్డ్ గేర్‌ల ద్వారా ప్రారంభించబడతాయి, ఇవి ఒకదానికొకటి చుట్టూ తిరగడానికి వీలు కల్పిస్తాయి, ఒకదానికొకటి నెట్టడం, గట్టిగా ప్యాక్ చేసిన ప్రదేశాలలో కూడా.

జీవరసాయన సిగ్నలింగ్, అదే సమయంలో, ప్రపంచ కోఆర్డినేట్ వ్యవస్థకు సమానంగా ఉంటుంది. “ప్రతి కణానికి దాని తల మరియు తోక తెలుసు ‘, కాబట్టి ఏ మార్గాన్ని పిండి వేయాలో మరియు వర్తింపజేయాలి అని తెలుసు” అని హాక్స్ వివరించారు. ఈ విధంగా, కణాల సమిష్టి కణజాలం యొక్క ఆకారాన్ని మార్చడానికి నిర్వహిస్తుంది, అవి ఒకదానికొకటి పక్కన వరుసలో ఉన్నప్పుడు మరియు శరీరాన్ని పొడిగించేటప్పుడు.

రోబోట్లలో, ఈ ఫీట్ ధ్రువణ ఫిల్టర్లతో ప్రతి రోబోట్ పైభాగంలో లైట్ సెన్సార్ల ద్వారా సాధించబడుతుంది. ఈ సెన్సార్లపై కాంతి ప్రకాశించినప్పుడు, కాంతి యొక్క ధ్రువణత దాని గేర్‌లను స్పిన్ చేయాలో మరియు ఆకారాన్ని ఎలా మార్చాలో వారికి చెబుతుంది. “మీరు ఏ దిశలో వెళ్లాలనుకుంటున్నారో స్థిరమైన లైట్ ఫీల్డ్ కింద మీరు ఒకేసారి చెప్పవచ్చు, మరియు వారందరూ వరుసలో మరియు వారు చేయవలసిన పనులను చేయగలరు” అని డెవ్లిన్ జోడించారు.

సెల్-సెల్ సంశ్లేషణ కోసం పరిశోధకులు రోబోటిక్ యూనిట్ల చుట్టుకొలతలో పొందుపరచబడిన అయస్కాంతాలను ఉపయోగించారు, ఇతర రోబోట్లను ఆకర్షించడానికి అయస్కాంతాలు.

రోబోట్లను వారి పేస్‌ల ద్వారా ఉంచడంలో, పరిశోధకులు సిగ్నల్ హెచ్చుతగ్గులు – రోబోట్‌లకు పంపిన సిగ్నల్‌లలో వైవిధ్యాలు – అవసరమైన ఆకారాలు మరియు నిర్మాణాలను తీసుకోగల వారి సామర్థ్యంలో కీలక పాత్ర పోషించాయి. “జీవన పిండాలలో, కణాలు ఉత్పత్తి చేసే శక్తులలో హెచ్చుతగ్గులు ఘనమైన కణజాలాన్ని ద్రవంగా మార్చడానికి కీలకం అని మేము ఇంతకుముందు చూపించాము. కాబట్టి, మేము రోబోట్లలో శక్తి హెచ్చుతగ్గులను ఎన్కోడ్ చేసాము” అని క్యాంప్స్ చెప్పారు.

రోబోట్ కలెక్టివ్‌లో, సిగ్నల్ హెచ్చుతగ్గులు మరియు ఇంటర్-యూనిట్ శక్తుల మధ్య పరస్పర చర్య అనేది గట్టిగా ప్యాక్ చేయబడిన, కదలకుండా సమిష్టిగా మరియు మరింత ద్రవం మధ్య వ్యత్యాసం. “ప్రాథమికంగా, మీరు రెండింటినీ, ముఖ్యంగా హెచ్చుతగ్గులను పెంచేటప్పుడు, మీరు మరింత ప్రవహించే పదార్థాన్ని పొందుతారు” అని డెవ్లిన్ చెప్పారు. ఇది సమిష్టి ఆకారాన్ని మార్చడానికి అనుమతిస్తుంది. ఏర్పడిన తర్వాత, శక్తి హెచ్చుతగ్గులను ఆపివేయడం సమిష్టిని మళ్లీ కఠినంగా చేస్తుంది.

ముఖ్యముగా, ఈ సిగ్నల్ హెచ్చుతగ్గులు రోబోట్ కలెక్టివ్ వారి ఆకారం మరియు బలం మార్పులను సిగ్నల్ నిరంతరం ఉన్నదానికంటే తక్కువ సగటు శక్తితో సాధించడం సాధ్యం చేస్తుంది మరియు రోబోట్లు అన్నీ ఒకదానికొకటి నిరంతరం నెట్టివేస్తాయి. “ఇది మేము వెతకని ఒక ఆసక్తికరమైన ఫలితం, కానీ మేము రోబోట్ ప్రవర్తనలపై డేటాను సేకరించడం ప్రారంభించిన తర్వాత కనుగొన్నాము” అని హాక్స్ చెప్పారు. పరిమిత విద్యుత్ బడ్జెట్‌లపై అమలు చేయాల్సిన రోబోట్ల రూపకల్పన కోసం ఇది చాలా ముఖ్యం.

ఇవన్నీ దృష్టిలో పెట్టుకుని, పరిశోధకులు రోబోట్ల సమూహాన్ని స్మార్ట్ మెటీరియల్ లాగా వ్యవహరించగలిగారు మరియు నియంత్రించగలిగారు: సమూహం యొక్క విభాగాలు రోబోట్ల మధ్య డైనమిక్ శక్తులను ఆన్ చేస్తాయి మరియు సమిష్టిగా ద్రవీకరిస్తాయి, ఇతర విభాగాలలో రోబోట్లు పట్టుకుంటాయి కఠినమైన పదార్థాన్ని సృష్టించడానికి ఒకదానికొకటి. రోబోట్ల సమూహంలో మరియు కాలక్రమేణా ఈ ప్రవర్తనలను మాడ్యులేట్ చేయడం పరిశోధకులు భారీ లోడ్లకు మద్దతు ఇచ్చే రోబోటిక్ పదార్థాలను రూపొందించడానికి అనుమతించింది, కానీ పున hap రూపకల్పన చేయగలదు, వస్తువులను మార్చవచ్చు మరియు స్వీయ-స్వస్థత కూడా ఉంటుంది.

ప్రస్తుతం, ప్రూఫ్-ఆఫ్-కాన్సెప్ట్ రోబోట్ కలెక్టివ్ సాపేక్షంగా పెద్ద సంఖ్యలో (20) పెద్ద యూనిట్లను కలిగి ఉంది, అయితే మాజీ క్యాంపేస్ లాబొరేటరీ పోస్ట్‌డాక్టోరల్ ఫెలో సాంగ్వూ కిమ్ నిర్వహించిన అనుకరణలు, ఇప్పుడు EPFL లో అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్, ఈ వ్యవస్థను స్కేల్ చేయవచ్చని సూచిస్తుంది ఎక్కువ పదార్థాల లాంటి అంశం కోసం పెద్ద సంఖ్యలో సూక్ష్మీకరించిన యూనిట్లు.

రోబోటిక్స్ దాటి, కాగితం ప్రకారం, ఇది మరియు రోబోట్ సమిష్టి “క్రియాశీల పదార్థంలో దశల పరివర్తనాల అధ్యయనాన్ని, రేణువుల వ్యవస్థలలో క్రియాశీల మెకానిక్స్ యొక్క లక్షణాలు మరియు జీవ పరిశోధన కోసం పరికల్పనలను నిర్వచించడంలో సహాయపడతాయి” అని “రోబోట్ సమిష్టివి” ప్రారంభించగలవు. ” ప్రస్తుత నియంత్రణలు మరియు యంత్ర అభ్యాస వ్యూహాలతో కలిపి, ఈ రోబోట్ సమిష్టిలతో పనిచేయడం రోబోటిక్ పదార్థాలలో ఉద్భవిస్తున్న సామర్థ్యాలను ఇవ్వగలదు, అవి ఇంకా కనుగొనబడలేదు మరియు అర్థం చేసుకోలేదు.