ربات هایی که ماهی های باستانی را احیا می کنند!

حدود 390 میلیون سال پیش تحول عظیمی در تاریخ حیات روی این سیاره رخ داد و اولین موجودات زنده از آب به خشکی رفتند. این گذار عظیم که تکامل موجودات زنده را به طور اساسی تغییر داد، همواره یکی از چالش های پژوهشی دیرینه شناسان و زیست شناسان بوده است. برای بررسی این دوره مهم و چگونگی وقوع آن، تیمی از محققان دانشگاه کمبریج به رویکردی جدید و پیشگام دست یافته اند. این گروه در تلاشند تا ربات هایی با الهام از ماهی های باستانی بسازند که بتوانند مراحل اولیه حرکت موجودات را در خشکی شبیه سازی کنند. این روبات‌ها که با تقلید از ساختار و حرکات ماهی‌های منقرض شده، شناخته می‌شوند، بینش جدیدی را در مورد چگونگی تکامل حرکت و سازگاری با زمین در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند. در آینده با دی جی همراه باشید.

انتقال از آب به خشکی: یکی از بزرگترین نقاط عطف در تکامل

گذار از آب به خشکی را می توان یکی از مهمترین رویدادهای زیستی و زمین شناسی دانست. اولین موجودات آبزی با به دست آوردن توانایی زندگی در خشکی وارد شکل جدیدی از زندگی شدند و در نهایت به شکل های پیچیده تری از حیات روی زمین تکامل یافتند. این تغییرات نه تنها ساختار فیزیکی موجودات زنده را تحت تأثیر قرار داد، بلکه باعث تغییرات اساسی در حرکت، سیستم های فیزیولوژیکی و ظرفیت های سازگاری آنها شد. بقایای فسیلی این دوره اطلاعاتی را در اختیار محققان قرار می دهد. با این حال، محدودیت های زمانی، موقعیت جغرافیایی و تغییرات محیطی باعث شده است که این اطلاعات کافی نباشد و تصویر کامل و دقیقی از نحوه انجام این انتقال ارائه نشود.

بنابراین دیرینه شناسان همواره به دنبال راه های جدیدی برای پرکردن این شکاف ها بوده اند. فسیل ها اطلاعات محدودی در مورد ساختار بدن و الگوهای حرکتی موجودات در اختیار ما قرار می دهند و برای درک دقیق تر، به شبیه سازی فیزیکی نیاز داریم. ربات ها به عنوان ابزاری جدید در این زمینه وارد شده اند تا این کاستی ها را جبران کنند و داده های دقیق و مفیدتری ارائه دهند.

شبیه سازی رباتیک برای پر کردن شکاف های فسیلی

تیم روباتیک دانشگاه کمبریج با توجه به محدودیت های داده های فسیلی، ربات هایی طراحی و ساختند که می توانند اطلاعات مفیدی در مورد ساختار و حرکات موجودات باستانی ارائه دهند. دکتر مایکل ایشیدا، نویسنده اصلی این مطالعه، معتقد است که ربات ها می توانند محدودیت های فسیل ها را جبران کنند و به محققان اجازه دهند شکاف بین شواهد فسیلی و حرکت واقعی این موجودات را ببندند.

این تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور فومیا آیدا، با الهام از گونه‌هایی مانند مارماهی‌هایی که هنوز هم قادر به حرکت در خشکی هستند و همچنین ساختار استخوانی ماهی‌های فسیلی باستانی، روبات‌هایی طراحی کرده‌اند که حرکات مکانیکی مفاصل، ماهیچه‌ها و رباط‌ها شبیه‌سازی انقراض است. ماهی . این رویکرد می تواند محققان را به درک بهتر الگوهای حرکتی موجودات اولیه سوق دهد و به پاسخ به برخی از سوالات مهم در مورد تکامل حرکت و تغییرات فیزیکی در موجودات کمک کند.

شبیه سازی حرکات و الگوهای مصرف انرژی در Paleorbots.

یکی از موضوعات کلیدی در تحقیقات این تیم، بررسی میزان انرژی مصرف شده برای هر نوع حرکت است. دکتر ایشیدا و همکارانش با تجزیه و تحلیل حرکات ربات ها و بررسی میزان انرژی مصرفی سعی دارند به سوالات مهمی در مورد چگونگی حرکت موجودات باستانی پاسخ دهند. برای مثال، اطلاعات به‌دست‌آمده از آزمایش‌ها به ما می‌گوید که چه نوع حرکتی برای این موجودات بهینه‌تر بوده و می‌تواند کمترین انرژی را مصرف کند. این اطلاعات می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از الگوهای حرکتی به تکامل سریع‌تر و سازگاری بهتر ارگانیسم‌ها با خشکی داشته باشند.

چالش های پیش روی تحقیقات پالئورباتیک

یکی از بزرگترین چالش ها در این زمینه، نبود سوابق فسیلی کامل و جامع است. بسیاری از گونه‌های باستانی این دوره تنها از روی بقایای ناقص شناخته شده‌اند که شبیه‌سازی حرکات واقعی آنها را دشوار می‌کند. برخی از استخوان‌ها و مفاصل این موجودات تنها در قسمت‌های کوچکی حفظ شده‌اند، بنابراین بازسازی دقیق عملکرد و اتصال این استخوان‌ها نیاز به تحلیل حدسی و مقایسه‌ای دارد.

به عنوان مثال، دکتر ایشیدا خاطرنشان کرد که در برخی موارد، محققان باید حدس بزنند که استخوان ها چگونه به هم متصل شده اند و عملکرد آنها چیست. این مشکل منجر به ایجاد شکاف اطلاعاتی در مورد سازگاری فیزیکی و الگوهای حرکتی این موجودات می شود. با وجود این محدودیت ها، ربات ها به محققان کمک می کنند تا این حدس ها را آزمایش و در نهایت تایید یا رد کنند. دکتر ایشیدا در این باره می گوید:

ربات ها می توانند به ما کمک کنند تا به سؤالات مربوط به سازگاری ها و حرکات موجودات اولیه پاسخ دهیم و شواهد جدیدی برای حمایت یا رد نظریه های موجود ارائه دهند.

نقش روبات ها در تحقیقات بین رشته ای و مزایای احتمالی آن

این پروژه علاوه بر اهمیتی که در زمینه تکامل ارگانیسم دارد، بستر مناسبی را برای تحقیقات میان رشته ای ایجاد کرده است. Paleobots می تواند از محققان رشته های مختلف مانند زیست شناسی، مهندسی، فیزیک و حتی علوم کامپیوتر دعوت به همکاری کند. این هم افزایی میان رشته ای نه تنها به درک بهتر چگونگی حرکت موجودات زنده کمک می کند، بلکه می تواند منجر به تولید فناوری های جدید در زمینه های مختلف شود. از طریق این پروژه، همکاری بین زیست شناسان و مهندسان امکان پذیر است که می توانند به سوالات پیچیده در مورد زندگی باستانی و تغییرات بیولوژیکی از طریق paleobots پاسخ دهند.

آینده تحقیقات پالئورباتیک و چشم اندازهای بلند مدت

تحقیقات تیم کمبریج هنوز در مراحل اولیه است، اما محققان امیدوارند در سال های آینده به نتایج بیشتری دست یابند. استفاده از این ربات ها نه تنها می تواند به درک بهتر تاریخچه تکامل موجودات زنده کمک کند، بلکه می تواند روش های جدیدی را برای مطالعه سایر موجودات منقرض شده نیز ارائه دهد. محققان امیدوارند یافته‌های آنها انگیزه محققان را برای استفاده از رویکردهای روباتیک برای مطالعه بیومکانیک موجودات منقرض شده و فرآیندهای تکاملی فراهم کند.

این تحقیق که توسط «برنامه علوم مرزی انسانی» حمایت شده است، رویکردی نوآورانه را نشان می دهد که می تواند نه تنها در زمینه علوم زیستی، بلکه در زمینه رباتیک و هوش مصنوعی به پیشرفت های جدیدی منجر شود. دکتر آیدا و دکتر ایشیدا امیدوارند که paleobots به عنوان یک مدل موفق منجر به تحقیقات بیشتر با هدف مطالعه زندگی باستانی و تکامل موجودات زنده شود.

نگاهی به تأثیرات این تحقیق در علوم مختلف

این پروژه علاوه بر اهمیت علمی و پژوهشی، قابلیت های منحصر به فرد فناوری رباتیک را برای مطالعه فرآیندهای طبیعی نشان می دهد. Paleorotes امکان تعامل با دنیای واقعی را فراهم می کند و می تواند به محققان کمک کند تا به نظریه هایی در مورد حرکات موجودات باستانی، سازگاری های فیزیولوژیکی و حتی چرایی حرکت ارگانیسم های اولیه پاسخ دهند. این برنامه های کاربردی جدید ممکن است فرصت هایی را برای همکاری های علمی بیشتر و همچنین توسعه فناوری های کاربردی تر در آینده فراهم کند.

در نهایت، ربات‌های دیرینه می‌توانند نقش مهمی در درک تاریخچه حیات بر روی زمین داشته باشند و به محققان این امکان را می‌دهند تا به سؤالات پیچیده‌تری درباره گذشته، انتقال‌های بیولوژیکی و تغییرات فیزیکی پاسخ دهند.