شناگران رباتیک کوچک که بر پایه سلول‌های باکتریایی و اسپرمی مدل‌سازی شده‌اند، می‌توانند با فعال کردن دارورسانی موثر، راه حلهای کم‌تهاجمی و حتی درمان‌های باروری، پزشکی را منقلب کنند.

با این حال، برای این که این ریزشناگرهای مصنوعی هوشمند(SAM) مؤثر واقع شوند، دانشمندان باید بدانند که در مایعات بیولوژیکی پیچیده، به خصوص در زمان حرکت به طور گروهی چطور حرکت می‌کنند.

به نقل از آی‌ای، ابرو دمیر(Ebru Demir)، استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه لیهای(Lehigh)، از ریزشناگرهای رباتیک با پشتیبانی هوش مصنوعی برای جواب به سؤالات مربوط به فیزیک نیروی محرکه که این دستگاه‌ها برای منفعت گیری مؤثر در پزشکی باید به آن دست یابند، منفعت گیری می‌کند.

وی می‌گوید: ما می‌دانیم که هرگاه یک شناگر، همسایه‌ای داشته باشد، طور فرد دیگر شنا می‌کند. پرندگان در ساختاری V شکل پرواز می‌کنند، چون کارآمدتر است و علتصرفه‌جویی در انرژی آنها می‌شود، اما برای گروهی از ریزشناگران، ما نمی‌دانیم بهترین ترکیب چیست.

ریزشناگران چطور در مایعات پیچیده حرکت می‌کنند؟

تیم دمیر تصمیم دارد ریزشناگرهای رباتیک تجهیزبه هوش مصنوعی در مقیاس سانتی‌متر را آزمایش کند که قادر به حرکت جدا گانه و دارای ریزکنترل‌کننده‌ها می باشند. هوش مصنوعی در آنها برای اجرای الگوریتم‌های یادگیری تقویتی برنامه‌ریزی شده است.

این ربات‌ها با اندازه‌های بین ۱۰ تا ۲۰ سانتی‌متر، در مایعاتی که مایعات بدن انسان همانند خون را پیروی می‌کنند، مورد آزمایش قرار خواهند گرفت. این سیالات غیر نیوتنی بر خلاف آب، ویسکوزیته خود را با دقت به تنش اعمال شده به خود تحول خواهند داد که جهت تحول نحوه کارکرد ریزشناگران می‌شود.

همانطور که ریزشناگرهای مصنوعی هوشمند به طور جدا گانه حرکت می‌کنند، مغز هوش مصنوعی آنها به طور مداوم حرکت آنها را تجزیه و تحلیل می‌کند و حالت بدنه آنها را برای افزایش شدت و قوت بهینه می‌کند.

به این علت اگر شناگر رباتیک به جفت خود نزدیک‌تر شود و شدت خود را افزایش دهد و به نزدیک‌تر شدن ادامه دهد، شدت خود را افت می‌دهد که به نوبه خود علتعقب‌نشینی به موقعیت بهینه می‌شود. این ویژگی به ربات‌ها این امکان را می‌دهد که به طور جدا گانه، چه به طور جداگانه یا در یک کارکرد مشترک، استراتژی حرکت خود را در میانه شنا تحول دهند.

دمیر می‌گوید: همانطور که ریزشناگرهای مصنوعی هوشمند شنا می‌کنند، دائماً در حال تعامل با محیط می باشند، این الگوریتم را اجرا می‌کنند و مجدد محاسبه می‌کنند که در کجای ترکیب قرار دارند و چه مقدار سریع یا کارآمد حرکت می‌کنند. مقصد این است که بهترین استراتژی را اشکار کنیم تا یک خوشه رباتیک با هم به روشی سریع و کارآمد شنا کنند.

کاربردهای بالقوه پزشکی

مقصد محققان تشکیل ریزشناگرهایی است که به طور فرضی بتوانند به درون بدن انسان بروند؛ جایی که آنها قادر خواهند می بود برای تحویل موثر شیمی‌درمانی به طور مستقیم به تومورها در رگ‌های خونی مانور دهند یا بدون نیاز به رقیق کننده‌های خون، لخته‌ها را از بین بردارند.

این فناوری این چنین می‌تواند به اسپرم‌هایی با تحرک کم پشتیبانی کند تا در درمان‌های باروری به سمت تخمک حرکت کنند.

دمیر می‌گوید: در این موارد، اسپرم ژنتیک خوبی دارد، اما امکان پذیر دُم آن به خطر بیفتد و به این علت شناگران رباتیک می‌توانند اسپرم را به سمت تخمک هول دهند.

ابرو دمیر جایزه معتبر بنیاد ملی علوم(NSF) را برای تحقیقات خود در رابطه ریزشناگران هوش مصنوعی دریافت کرده است. او می‌گوید که دریافت جایزه CAREER و آموختن این که کار او مورد تایید همکارانش قرار گرفته است، خوشحال کننده است.

وی می‌گوید: هر چه مقدار هم که کلیشه‌ای به نظر برسد، من می‌خواهم از مهندسی برای پشتیبانی به بشریت منفعت گیری کنم.