باحثون يطوّرون أسراب روبوتات تتصرف كمواد حية

نجح باحثون من جامعتي كاليفورنيا سانتا باربرا وTU Dresden في تطوير أسراب من الروبوتات الصغيرة التي يمكن أن تتصرف كمادة صلبة أو لينة، مستوحاةً من سلوك الخلايا الجنينية، في تجربة تعدّ سابقة في مجال المواد النشطة والروبوتات الجماعية.
الروبوتات، التي يبلغ قطر كلّ منها نحو 70 ملم، صُنعت بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من حمض polylactic، وتحتوي على مغناطيس في قاعدتها، بالإضافة إلى تروس صفراء وحلقة تروس مركزية.
وبفضل هذه البنية، تستطيع الروبوتات الالتصاق ذاتيًا والتحرك بانسيابية داخل شبكات سداسية شبيهة بتركيب خلايا النحل.
ووفقًا لماثيو ديفلين، الباحث الرئيسي ومرشح الدكتوراه في UCSB، فإن هذه الروبوتات تُحاكي الخلايا الجنينية التي تتفاعل ميكانيكيًا لتشكيل بنى معقدة.
وقد أظهرت الدراسة، المنشورة في مجلة Science في 20 فبراير، أن التروس الداخلية تُنتج أنماط قوى شبيهة بتلك التي تخلقها الخلايا الحية، ما يسمح للروبوتات بتغيير شكلها وتوزيعها الهيكلي بمرونة.
وتمكّنت هذه الأسراب من تشكيل هياكل قادرة على دعم قوة تصل إلى 700 نيوتن (ما يعادل 500 ضعف وزن الروبوت نفسه)، كما يمكنها 'الشفاء الذاتي' عند حدوث أي خلل في بنيتها.
ومن أبرز أهداف الدراسة تطوير مادة يمكنها التبدّل بين الصلابة والليونة حسب الحاجة، بل وتعيد تشكيل نفسها تلقائيًا.
وقد ساعدت أبحاث سابقة للبروفيسور أوتغر كامباس – المتخصص في فيزياء الأنسجة الحية – في إلهام هذه التجربة، لا سيما بعد اكتشاف مختبره قدرة الأجنة على 'نحت' بنيتها من خلال تحوّلات بين حالات المادة.
وتُعد هذه التقنية إنجازًا في 'المادة الحية الاصطناعية'، إذ أثبت الفريق إمكانية تغيير سلوك المادة من صلب إلى سائل – والأهم من ذلك، التحكم في قوة الروابط بين الوحدات، مما أتاح للباحثين الوقوف فعليًا فوق البنية الروبوتية دون أن تنهار.
ويأمل الفريق الآن في توسيع نطاق التجربة ودراسة التحولات الفيزيائية في المواد النشطة، بما يفتح الباب أمام استخدامات مستقبلية في مجالات مثل الروبوتات القابلة لإعادة التشكيل، والمواد الذكية، وربما الطب الحيوي.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الوئام

٠١-٠٥-٢٠٢٥

• الوئام

باحثون يطوّرون أسراب روبوتات تتصرف كمواد حية

نجح باحثون من جامعتي كاليفورنيا سانتا باربرا وTU Dresden في تطوير أسراب من الروبوتات الصغيرة التي يمكن أن تتصرف كمادة صلبة أو لينة، مستوحاةً من سلوك الخلايا الجنينية، في تجربة تعدّ سابقة في مجال المواد النشطة والروبوتات الجماعية. الروبوتات، التي يبلغ قطر كلّ منها نحو 70 ملم، صُنعت بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد من حمض polylactic، وتحتوي على مغناطيس في قاعدتها، بالإضافة إلى تروس صفراء وحلقة تروس مركزية. وبفضل هذه البنية، تستطيع الروبوتات الالتصاق ذاتيًا والتحرك بانسيابية داخل شبكات سداسية شبيهة بتركيب خلايا النحل. ووفقًا لماثيو ديفلين، الباحث الرئيسي ومرشح الدكتوراه في UCSB، فإن هذه الروبوتات تُحاكي الخلايا الجنينية التي تتفاعل ميكانيكيًا لتشكيل بنى معقدة. وقد أظهرت الدراسة، المنشورة في مجلة Science في 20 فبراير، أن التروس الداخلية تُنتج أنماط قوى شبيهة بتلك التي تخلقها الخلايا الحية، ما يسمح للروبوتات بتغيير شكلها وتوزيعها الهيكلي بمرونة. وتمكّنت هذه الأسراب من تشكيل هياكل قادرة على دعم قوة تصل إلى 700 نيوتن (ما يعادل 500 ضعف وزن الروبوت نفسه)، كما يمكنها 'الشفاء الذاتي' عند حدوث أي خلل في بنيتها. ومن أبرز أهداف الدراسة تطوير مادة يمكنها التبدّل بين الصلابة والليونة حسب الحاجة، بل وتعيد تشكيل نفسها تلقائيًا. وقد ساعدت أبحاث سابقة للبروفيسور أوتغر كامباس – المتخصص في فيزياء الأنسجة الحية – في إلهام هذه التجربة، لا سيما بعد اكتشاف مختبره قدرة الأجنة على 'نحت' بنيتها من خلال تحوّلات بين حالات المادة. وتُعد هذه التقنية إنجازًا في 'المادة الحية الاصطناعية'، إذ أثبت الفريق إمكانية تغيير سلوك المادة من صلب إلى سائل – والأهم من ذلك، التحكم في قوة الروابط بين الوحدات، مما أتاح للباحثين الوقوف فعليًا فوق البنية الروبوتية دون أن تنهار. ويأمل الفريق الآن في توسيع نطاق التجربة ودراسة التحولات الفيزيائية في المواد النشطة، بما يفتح الباب أمام استخدامات مستقبلية في مجالات مثل الروبوتات القابلة لإعادة التشكيل، والمواد الذكية، وربما الطب الحيوي.

صحيفة سبق

٢٧-٠٤-٢٠٢٥

• صحيفة سبق

كنا نعتقد أن هناك طريقة واحدة.. دراسة : الدماغ يستخدم عدة طرق لتخزين المعلومات والذكريات

يتعلم الناس باستمرار ويكوّنون ذكريات جديدة يوميًا. عندما تبدأ هواية جديدة، أو تُجرّب وصفةً أوصى بها صديق، أو تقرأ آخر الأخبار العالمية، يُخزّن دماغك العديد من هذه الذكريات لسنوات أو عقود. وفي دراسة حديثة نشرت نتائجها في مجلة " Science" حدد الباحثون بعض "القواعد" التي يستخدمها الدماغ للتعلم. التعلم في الدماغ يتكون دماغ الإنسان من مليارات الخلايا العصبية. تُوصل هذه الخلايا العصبية نبضات كهربائية تحمل المعلومات، تمامًا كما تستخدم أجهزة الكمبيوتر الشيفرة الثنائية لنقل البيانات. تتواصل هذه النبضات الكهربائية مع الخلايا العصبية الأخرى من خلال وصلات بينها تُسمى المشابك العصبية. تمتلك كل خلية عصبية امتدادات متفرعة تُعرف باسم التغصنات، والتي يمكنها استقبال آلاف المدخلات الكهربائية من خلايا أخرى. تنقل التغصنات هذه المدخلات إلى الجسم الرئيسي للخلية العصبية، حيث تقوم بدمج جميع هذه الإشارات لتوليد نبضاتها الكهربائية الخاصة. إن النشاط الجماعي لهذه النبضات الكهربائية عبر مجموعات محددة من الخلايا العصبية هو ما يُكون صورة المعلومات والتجارب المختلفة داخل الدماغ. مشكلة الدراسة وبحسب موقع "ميديكال إكسبريس"، لعقود من الزمن، اعتقد علماء الأعصاب أن الدماغ يتعلم من خلال تغيير طرق وقوة اتصال الخلايا العصبية ببعضها بعضًا. فمع تغير المعلومات والتجارب الجديدة في كيفية تواصل الخلايا العصبية مع بعضها بعضًا وتغيير أنماط نشاطها الجماعي، تزداد قوة بعض الوصلات المشبكية بينما يضعف بعضها الآخر. وأن هذه العملية من اللدونة المشبكية (القوة والضعف) هي ما يُنتج صور المعلومات والتجارب الجديدة داخل دماغك. لكي يُنتج دماغك الصور الصحيحة للمعلومات أثناء التعلم، يجب أن تخضع الوصلات المشبكية الصحيحة للتغييرات الصحيحة في الوقت المناسب. وكانت المشكلة الرئيسة هي أن "القواعد" التي يستخدمها الدماغ لاختيار الوصلات العصبية التي سيغيرها أثناء التعلم لا تزال غير واضحة إلى حد كبير. تحديد القواعد.. تجربة تعلم الفئران ولحل هذه المشكلة وفهم ما يحدث، قرر الباحثون مراقبة نشاط الوصلات المشبكية الفردية داخل الدماغ أثناء التعلم لمعرفة تحديد أنماط النشاط التي تُحدد أي الوصلات ستزداد قوة أو ضعفًا. وللقيام بذلك، قام الباحثون بوضع رموز لمُستشعرات حيوية وراثيًا في الخلايا العصبية للفئران، بحيث تُضيء المستشعرات استجابةً للنشاط المشبكي والعصبي، وقام الباحثون بمراقبة هذا النشاط في لحظة تعلم الفئران مهمة تتضمن الضغط على رافعة إلى موضع مُعين بعد إشارة صوتية للحصول على الماء. فوجئ الباحثون عندما اكتشفوا أن الوصلات العصبية على الخلية العصبية لا تتبع جميعها القاعدة نفسها لتوصيل المعلومات على سبيل المثال، لطالما اعتقد العلماء أن الخلايا العصبية تتبع ما يُسمى بقواعد هيب، حيث تترابط الخلايا العصبية التي تُطلق إشاراتها العصبية معًا باستمرار. بدلاً من ذلك، لاحظ الباحثون أن المشابك العصبية في مواقع مختلفة من التغصنات العصبية التي تستقبل المعلومات للخلية العصبية نفسها التي تتبع قواعد مختلفة لتحديد ما إذا كانت الروابط تزداد قوة أو ضعفًا. بعض المشابك العصبية التزمت بقاعدة هيب التقليدية (التواصل المعروف)، حيث تُعزز الخلايا العصبية التي تُطلق إشاراتها العصبية معًا باستمرار روابطها. في حين أن مشابك عصبية أخرى فعلت شيئًا مختلفًا ومستقلاً تمامًا عن نشاط الخلية العصبية. نتائج الدراسة.. مجموعتان مختلفتان من قواعد التعلم تشير نتائج الدراسة إلى أن الخلايا العصبية، من خلال استخدامها في وقت واحد لمجموعتين مختلفتين من قواعد التعلم عبر مجموعات مختلفة من المشابك العصبية، بدلاً من قاعدة موحدة واحدة، يمكنها ضبط أنواع المدخلات المختلفة التي تتلقاها بدقة أكبر لتمثيل المعلومات الجديدة في الدماغ بشكل مناسب. بعبارة أخرى، تتبع خلايا الدماغ قواعد مختلفة في عملية التعلم، حتى تتمكن الخلايا العصبية من القيام بمهام تعلم متعددة وأداء وظائف متعددة بالتوازي تحدث في اللحظة نفسها. حيث كان على الفئران مهمة انتظار إشارة صوتية ثم مهمة الضغط على رافعة إلى موضع مُعين للحصول على الماء. يوفر هذا الاكتشاف فهمًا أوضح لكيفية تغير الروابط بين الخلايا العصبية أثناء التعلم. بما أن معظم اضطرابات الدماغ، بما في ذلك حالات الأمراض التنكسية والنفسية كالاكتئاب، تحدث بسبب مشكلات في تواصل المشابك العصبية، فإن هذا قد يكون له آثار مهمة على صحة الإنسان والمجتمع. على سبيل المثال، قد يتطور الاكتئاب نتيجة ضعف مفرط في الوصلات المشبكية داخل مناطق معينة من الدماغ، مما يجعل من الصعب الشعور بالمتعة. من خلال فهم آلية عمل اللدونة المشبكية بشكل طبيعي، قد يتمكن العلماء من فهم ما يحدث بشكل أفضل في الاكتئاب، ومن ثم تطوير علاجات لعلاجه بشكل أكثر فعاليّة. قد يكون لهذه النتائج أيضًا آثار على الذكاء الاصطناعي. فقد استُلهمت الشبكات العصبية الاصطناعية التي يقوم عليها الذكاء الاصطناعي إلى حد كبير من آلية عمل الدماغ. مع ذلك، فإن قواعد التعلم التي يستخدمها الباحثون لتحديث الروابط داخل الشبكات وتدريب النماذج عادةً ما تكون موحدة، كما أنها غير معقولة بيولوجيًا. قد يوفر بحثنا رؤى ثاقبة حول كيفية تطوير نماذج ذكاء اصطناعي أكثر واقعية بيولوجيًا، وأكثر كفاءة، وأداءً أفضل، أو كليهما. لا يزال الطريق طويلاً قبل أن نتمكن من استخدام هذه المعلومات لتطوير علاجات جديدة لاضطرابات الدماغ البشري. وبينما وجدنا أن الروابط المشبكية على مجموعات مختلفة من التغصنات تستخدم قواعد تعلم مختلفة، فإننا لا نعرف بالضبط سبب أو كيفية ذلك. بالإضافة إلى ذلك، في حين أن قدرة الخلايا العصبية على استخدام أساليب تعلم متعددة في وقت واحد تزيد من قدرتها على ترميز المعلومات، إلا أن الخصائص الأخرى التي قد يمنحها ذلك لم تتضح بعد. نأمل أن تجيب الأبحاث المستقبلية عن هذه الأسئلة، وأن تعزز فهمنا لكيفية تعلم الدماغ.

الرجل

١٦-٠٤-٢٠٢٥

• الرجل

علماء: الرجال يتحدثون أكثر من النساء في مواقف عديدة

لطالما التصقت بالنساء صفة "الثرثرة" على مر العصور، مدعومة ببعض الأبحاث العلمية القديمة التي أشارت إلى أن النساء يمتلكن مستويات أعلى من بروتين FOXP2 المسؤول عن التواصل اللفظي. غير أن دراسات حديثة قلبت هذه الصورة النمطية رأسًا على عقب، لتكشف أن الرجال قد يكونون أكثر ثرثرة في مواقف عديدة، وخاصة عبر الهاتف وفي بيئات العمل والاجتماعات الاجتماعية. وفي هذا السياق، نشرت مجلة Science نتائج دراسة أجراها معهد Marchex الأمريكي، كشفت أن الرجال يتحدثون في المتوسط لمدة 7 دقائق و23 ثانية في المكالمة الواحدة، مقارنة بـ6 دقائق و30 ثانية فقط للنساء، وهو ما يعني تفوق الذكور في عدد الكلمات بـ236 كلمة مقابل 227 للإناث في كل مكالمة. كما أظهرت الدراسة أن الرجال يجرون مكالمات هاتفية أكثر بين الثالثة صباحًا ومنتصف النهار. أما فريق البحث من جامعة كاليفورنيا في سانتا كروز، فقد جمع نتائج ثلاث دراسات حول استخدام اللغة لدى الجنسين، وخلص إلى أن الرجال يكونون أكثر ثرثرة في مواقف محددة مثل التحدث أمام مجموعات أو الغرباء أو شريكاتهم، وهو ما يدحض التصور النمطي بأن النساء فقط هن من يتحدثن بكثرة في هذه المواقف. دراسة بريطانية أخرى أكدت أن الرجال أكثر "نميمة" من النساء، حيث يقضون نحو ثلاث ساعات يوميًا في تبادل الأحاديث ونقل الشائعات، خاصة خلال ساعات العمل، بينما تنشغل النساء غالبًا بأحاديث عن الموضة، والمكياج، والحياة الشخصية. من جهته، أشار الباحث "كامبل ليبر" إلى أن الفروق بين الجنسين في عدد الكلمات اليومية المستخدمة ضئيلة، حيث تستخدم النساء في المتوسط 16,200 كلمة مقابل 15,600 كلمة للرجال. وأوضح أن النساء يتحدثن بشكل أسرع، بينما الرجال يميلون إلى الحديث بوتيرة أبطأ، ما يمنح انطباعًا مختلفًا. وأظهرت دراسة أجرتها جامعة أريزونا على 400 طالب وطالبة في جامعات أمريكية أن عدد الكلمات بين الجنسين متقارب جدًا، مع تقدم طفيف للنساء، ما يدحض الاعتقاد السائد بأن النساء يتحدثن أكثر بفارق كبير. وتعيد هذه النتائج الاعتبار للنساء اللاتي وُصمن بالثرثرة لعقود طويلة، مؤكدة أن الميل للكلام والتواصل اللفظي لا يُختصر في جنس دون آخر، بل يتأثر بالمكان والموقف والدافع. بل إن بعض التفسيرات الاجتماعية تشير إلى أن الرجال يميلون للكلام أكثر في المواقف التي تتطلب استعراض قدراتهم أو فرض حضورهم. هذه الدراسات تمثل نقلة نوعية في فهم أنماط التواصل بين الجنسين، وتكسر الصور النمطية التي طالما استخدمت لتقليل شأن النساء أو وصمهن بصفات مجحفة.