أحدث أبحاث جامعة طوكيو: روبوت يغطي جلدًا حيًا لتحقيق تعبير ابتسامة طبيعية
في عصر التطور السريع للذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا الروبوتات، كان مظهر الروبوتات وقدراتها التفاعلية دائمًا محور التركيز في الأبحاث. في عام 2024، نشر فريق بحثي من جامعة طوكيو دراسة رائدة، حيث نجحوا في ربط أنسجة جلد بشري مستنبتة (جلد حي) بوجه الروبوت، مما مكن الروبوت من إظهار تعبيرات ابتسامة شبيهة بالبشر. لم يؤد هذا إلى تحسين واقعية الروبوت فحسب، بل فتح أيضًا فصلًا جديدًا في التفاعل بين الإنسان والآلة في المستقبل. ستستكشف هذه المقالة بالتفصيل تفاصيل هذا البحث والمبادئ التقنية والتطبيقات المحتملة.
خلفية البحث: تطور من الجلد الصناعي إلى الجلد الحي
تكنولوجيا جلد الروبوت ليست جديدة، فقد استخدمت الروبوتات المبكرة السيليكون أو المواد الاصطناعية لمحاكاة جلد الإنسان، لكن هذه المواد غالبًا ما تفتقر إلى المرونة والقدرة على الشفاء الذاتي. بدأ فريق بقيادة البروفيسور شوجي تاكوتشي (Shoji Takeuchi) من جامعة طوكيو في دراسة تطبيق الجلد الحي على الروبوتات في عام 2022، وفي ذلك الوقت نجحوا في تغطية الجلد على إصبع الروبوت، مما منحه وظيفة الشفاء الذاتي. [0]
في 25 يونيو 2024، نُشر هذا البحث في مجلة "Cell Reports Physical Science" تحت عنوان "Perforation-type anchors inspired by skin ligament for robotic face covered with living skin". حل فريق البحث مشكلة تمزق الجلد بسهولة أو عدم قدرته على الالتصاق بإحكام في الماضي، مما سمح للجلد الحي بالتكيف مع هياكل الروبوتات ثلاثية الأبعاد المعقدة. [1] استوحيت هذه التقنية من أربطة جلد الإنسان، ومن خلال نظام تثبيت مثقوب على شكل V، يتم تثبيت الجلد بإحكام دون إتلافه.
لماذا اختيار الجلد الحي؟
على الرغم من أن الجلد الصناعي التقليدي متين، إلا أنه لا يمكنه محاكاة الملمس الطبيعي والمرونة وخصائص الشفاء الذاتي لجلد الإنسان. يتكون الجلد الحي من خلايا بشرية مستنبتة، بما في ذلك البشرة والأدمة، ويمكنه إصلاح نفسه ذاتيًا من خلال غراء الكولاجين عند تلفه. هذا لا يجعل الروبوتات تبدو أكثر واقعية فحسب، بل يمكنه أيضًا تضمين أجهزة استشعار لتحسين حساسية التفاعل. [2] تظهر الأبحاث أن هذا النوع من الجلد يمكن أن يبقى في الهواء لفترة أطول، وفي المستقبل قد تتم إضافة الأوعية الدموية وقنوات الغدد العرقية لزيادة المتانة.
التقنية الرئيسية: كيف يعمل نظام التثبيت المثقوب
يكمن الابتكار في هذا البحث في تقنية "التثبيت المثقوب" (perforation-type anchors)، التي تحاكي بنية أربطة جلد الإنسان. استخدم الفريق مكافئًا لجلد بشري مستنبت (skin equivalent)، يتكون من خلايا حية ومصفوفة خارج الخلية، للسماح للغروانية بالتغلغل من خلال ثقوب على شكل V وتثبيتها على سطح الروبوت.
عرض نموذج أولي لروبوت مبتسم
صنع فريق البحث نموذجًا أوليًا لوجه روبوت مغطى بجلد مكافئ للأدمة، مدفوعًا بقضبان ومنزلقات لتحقيق تعبير الابتسامة. تحاكي طبقة السيليكون الأساسية الانتفاخ تحت الجلد، مما يجعل الخدين يبدوان ممتلئين بشكل طبيعي. [3] هذا أفضل من الطرق السابقة للخطاف أو التثبيت، مما يتجنب تلف الجلد أثناء الحركة.
التحديات التقنية والحلول
تضمنت التحديات السابقة عدم قدرة الجلد على التكيف مع الأشكال المعقدة والجفاف السريع في الهواء. تتضمن حلول الفريق ما يلي:
- آلية الشفاء الذاتي: استخدم غراء الكولاجين لإصلاح التلف.
- تحسينات مستقبلية: إضافة قنوات تحت الجلد لمحاكاة الأوعية الدموية والغدد العرقية لإطالة عمر الجلد.
آفاق التطبيق: تغيير صناعة الروبوتات والمجال الطبي
لا تقتصر هذه التقنية على الروبوتات فحسب، بل يمكن تطبيقها أيضًا في صناعة مستحضرات التجميل والتدريب على الجراحة التجميلية. تخيل أن الروبوتات البشرية في المستقبل يمكن أن يكون لديها جلد يشفي نفسه، مما يعزز تطبيقاتها في مجالات الطب والترفيه والخدمات.
التأثيرات المحتملة
- التفاعل بين الإنسان والآلة: يمكن للتعبيرات الأكثر واقعية أن تقلل من تأثير "الوادي الغريب"، مما يسهل على البشر تقبل الروبوتات.
- التطبيقات الطبية: تستخدم في أبحاث ترقيع الجلد أو لتدريب الجراحين.
- أحدث التطورات: في عام 2025، طورت جامعة طوكيو وجامعة واسيدا بالتعاون يدًا بيولوجية هجينة يمكنها عمل إيماءات، وقد يكون هذا امتدادًا لتقنية الجلد. [5]
الاعتبارات الأخلاقية
على الرغم من كونه أمرًا مثيرًا، إلا أن استخدام الخلايا البشرية يثير أيضًا مناقشات أخلاقية، مثل مصدر الخلايا والتأثيرات طويلة المدى. يؤكد فريق البحث أن هذه خلايا مستنبتة وليست مأخوذة من أشخاص حقيقيين.
الخلاصة: ثورة الجلد في عصر الروبوتات
يمثل بحث جامعة طوكيو حول الجلد الحي علامة فارقة جديدة في تكنولوجيا الروبوتات. مع تقدم الذكاء الاصطناعي، لن تكون الروبوتات المستقبلية ذكية فحسب، بل ستكون قادرة أيضًا على "الشعور" و "الشفاء". إذا كنت مهتمًا بتكنولوجيا الروبوتات، فمرحباً بك لمتابعة المزيد من التحديثات!
