Max Home IndustryИсследователи из Финляндии «тренируют» пластмассовые детали, чтобы они могли ходить под управлением света. Разработанный метод, опубликованный 4 декабря в журнале Matter , является первым случаем, когда синтетический актуатор «учится» выполнять новые «трюки» на основе своего прошлого опыта без компьютерного программирования.
Эти пластмассы, сделанные из термочувствительных жидкокристаллических полимерных сеток и слоя красителя, представляют собой мягкие приводы, которые могут преобразовывать энергию в механическое движение. Первоначально исполнительный механизм реагирует только на тепло, но, связывая свет с теплом, он учится реагировать на свет. В ответ привод сгибается так же, как человек сгибает указательный палец. Периодически облучая исполнительный механизм, он «ходит», как дюймовый червь, со скоростью 1 мм / с, примерно так же, как улитка.
«Наше исследование, по сути, ставит вопрос о том, может ли неодушевленный материал каким-то образом усваиваться в очень упрощенном смысле», — говорит старший автор Арри Приимаги (@APriimagi) из Университета Тампере. «Мой коллега, профессор Олли Иккала из Университета Аалто, задал вопрос: могут ли материалы учиться, и что это значит, если материалы будут учиться? Затем мы объединили усилия в этом исследовании, чтобы создать роботов, которые каким-то образом научились бы новым трюкам». В исследовательскую группу также входят постдокторанты Хао Цзэн из Университета Тампере и Ханг Чжан из Университета Аалто.
Процесс кондиционирования, который связывает свет с теплом, позволяет красителю на поверхности рассеиваться по всему приводу, делая его синим. Это явление увеличивает общее поглощение света, что усиливает фототермический эффект и повышает температуру привода. Затем он «учится» изгибаться при облучении.
«Это исследование, которое мы провели, было вдохновлено экспериментом Павлова с собакой», — говорит Приимамл; ги. В эксперименте у собаки выделяется слюна в ответ на еду. Затем Павлов позвонил в звонок, прежде чем дать собаке корм. После нескольких повторений собака ассоциировала еду с звонком и начала выделять слюну, услышав звонок. «Если вы думаете о нашей системе, тепло соответствует пище, а свет — звонку в эксперименте Павлова».
«Многие скажут, что мы заходим слишком далеко в этой аналогии», — говорит Приимамлаги. «В некотором смысле эти люди правы, потому что по сравнению с биологическими системами изучаемый нами материал очень прост и ограничен. Но при правильных обстоятельствах аналогия сохраняется». Следующим шагом для команды является повышение уровня сложности и управляемости систем, чтобы найти пределы аналогий, которые можно провести с биологическими системами. «Мы стремимся задавать вопросы, которые, возможно, позволят нам взглянуть на неодушевленные материалы в новом свете».
Но помимо ходьбы, системы также могут «распознавать» и реагировать на световые волны различной длины, соответствующие покрытию их красителя. Эта характеристика делает материал настраиваемым мягким микророботом, которым можно управлять дистанционно, идеальным материалом для биомедицинских приложений.
«Я думаю, здесь есть много интересных аспектов. Эти удаленно управляемые жидкокристаллические сети ведут себя как маленькие искусственные мышцы», — говорит Приим & Аумл; ги. «Я надеюсь и верю, что есть много способов, которыми они могут принести пользу биомедицине, среди других областей, таких как фотоника, в будущем».