Рой роботов научили двигаться благодаря расширению
Роботы, как известно, успешно приходят на помощь (а иногда и на смену) человеку, и сегодня уже появились отрасли, которые вообще не могут существовать без роботов: автомобилестроение, сборка микросхем, производство бытовой техники и так далее. Однако нельзя сказать, что «механические помощники» достигли полного совершенства: их конструкция постоянно модернизируется, применяются все новые решения и технологии. Казалось бы: причем здесь паутина?
Одна из проблем, стоящих сейчас перед инженерами – необходимость модернизации двигательных систем. Подавляющее большинство роботов используют для движения своих манипуляторов электродвигатели. А они неудобны по многим причинам: слишком крупные, ограничены в мощности, недостаточно гибкие.
Исследователи мечтают создать механическую систему с максимальной степенью свободы, способную двигаться так же, как живой организм, или даже лучше. Для этого необходимо заменить электродвигатели искусственными мышцами.
Настоящая живая мышца состоит из множества волокон, способных сокращаться и расслабляться – вот этот природный механизм ученые и пытаются внедрить в робототехнику. Совсем недавно выяснилось, что в этом им может помочь... паутина. Паучий шелк, известный как один из самых прочных природных материалов, обладает еще одним необычным свойством, которое может привести к появлению новых видов искусственных мышц или роботизированных приводов. Эластичные волокна, как выяснилось, реагируют на повышение влажности: они сжимаются и скручиваются. Ученые из Массачусетского технологического института предложили использовать паутину в качестве мышц для роботов. Исследователи предлагают сгибать и разгибать конечности роботов с помощью мышц, представляющих собой большие пучки паутины.
Если заключить эти пучки в водонепроницаемую оболочку и каким-то образом быстро менять в них уровень влажности, мышцы будут сокращаться, сгибая и разгибая суставы машин. Поскольку паучий шелк прочнее кевлара, а сила его сокращения достаточно велика, пучок из десятков тысяч таких волокон сможет развивать огромное усилие. Правда, как именно менять влажность быстро и в необходимых пределах, разработчики пока не придумали.
У нашей редакции, как обычно, возникли собственные мысли по этому поводу. Паутина – материал органический, и люди еще не научились синтезировать ее в лабораториях. А это означает, что для массового производства понадобится множество паучьих ферм – пауков придется искусственно выращивать, как это сейчас происходит, например, с шелкопрядом. Но с шелкопрядом человечество работает уже многие сотни лет, и технология отработана тысячелетиями проб и ошибок. Опыта промышленного выращивания пауков и сбора их паутины у нас нет. Правда, в истории существуют отдельные примеры, когда из паутины делали удивительно тонкую и прочную ткань и даже шили из нее, например, перчатки, но до массового производства еще очень и очень далеко.
Но есть во всей этой истории и еще одна интересная тонкость. Инженеры все чаще обращаются к органическим материалам, обрабатывая их различными способами, чтобы получать новые свойства. Например, наноструктурированная древесина становится прочнее в сотни раз, при этом сохраняя исходный вес и такие качества, как, например, плавучесть. Органические материалы применяют и для микроэлектроники, а кое-кто даже встраивает в экспериментальные чипы живые нейроны. Вполне возможно, что наступит момент, когда ученые смогут собрать робота полностью из органики: центральный процессор из нейронов, мышцы из паутины, скелет из наноструктурированной древесины и так далее. То есть, мы получим органическую машину. А если принять во внимание успехи разработчиков искусственного интеллекта, то, возможно, эта машина сможет самостоятельно принимать решения, находить способы взаимодействия с окружающей средой и даже ставить перед собой цели и задачи.
И здесь возникает вопрос: чем или кем считать этот продукт – механизмом или организмом? Машина ли это будет, или уже живое существо? Можно ли будет считать личностью механизм, который сконструирован людьми, но при этом состоит из живой органики и даже имеет собственную точку зрения?
Впрочем, до того момента, когда человечеству придется решать эту далеко не самую простую задачу, пройдет еще очень много времени. Хочется надеяться, что к тому моменту мы что-нибудь придумаем – возможно, найдем способ безболезненно принять такие устройства в общество, или же вообще откажемся их конструировать, или найдем какой-нибудь другой выход.
Между прочим, роботы, собранные из органики, приобретут одно важное достоинство: при утилизации они будут разлагаться, не оказывая негативного влияния на экологию. То есть, хотя бы в этом смысле будущие роботы окажутся безопасными для природы и человечества.