علم در قرون اخیر روند تازه یی را آغاز کرده است. دامنه علوم مختلف با همدیگر همپوشانی پیدا کرده و زمینه های میان رشته یی و مشترک و شاخه های جدیدی را پدید آورده اند. اگر همین نوار تلفیق علوم را بگیریم و به سال های نزدیک تر سفر کنیم، زیاد بیراه نخواهد بود که یک سر این نوار بلند را در اعماق دریا در بدن یک روبوماهی و سر دیگرش را در یک عضو مصنوعی بر بدن انسان بیابیم. امروز هم این نوار را میان تئوری های زیست شناسی و حوزه هوش مصنوعی یافته ایم و در ادامه تا حد امکان با مرور جدیدترین اخبار روی این نوار بلند قدم خواهیم زد.
تا به امروز برای زیست شناسان دریایی این سوال مطرح بوده که چطور ماهی ها با ساختارهای عضلانی و استخوانی بدن شان قادر هستند با چنین سرعتی در آب شنا کنند و شاید تا چند هفته دیگر پاسخ این سوال با ورود نخستین روبوماهی به دنیای زیر آب پیدا شود.
«جان کامف» مسوول این پروژه تحقیقاتی و گروهش در بخش مهندسی دریای دانشگاه MIT مشغول ساخت یک روبوماهی ۸۱ سانتیمتری از گونه اردک ماهی ها هستند. ساختار آناتومی یک اردک ماهی به گونه یی است که قادر است با سرعتی معادل یک راکت سازمان فضایی ناسا به هنگام پرتاب شنا کند. سرعت و قابلیت چرخش های سریع این گونه خاص از ماهی، این گروه تحقیقاتی را بر آن داشت تا به صورت متمرکز، دلیل سرعت حرکت باله های آن را که ماهی را قادر می سازد بسیار سریع تر از پروانه های کشتی حرکت کنند، جست وجو کنند.
پیش از این نیز «کامف» گونه یی از ماهی های تن را در سال ۱۹۹۴ طراحی و ساخته بود که به علت اتصال کابل های مختلف به بدن ماهی، این روبات طراحی شده از قابلیت زیادی در مقایسه با نمونه طبیعی اش برخوردار نبود، اما برخلاف نمونه قبلی، pickerel دارای یک گیرنده رادیویی روی بینی خود است که امکان کنترل حرکات ماهی و هدایت از راه دور را فراهم می کند.
بینی سخت این ماهی و اسکلت حلزونی شکلش انعطاف زیادی را در حرکات بدن و شناکردن ماهی ایجاد کرده است. از نکات مهم در مورد این روبوماهی حرکت دقیق پره های دم ماهی است که به کمک سیم های تنگستن که در امتداد استخوان مرکزی اسکلت ماهی گسترده شده اند و از یک طرف به یک موتور در بینی ماهی و از سمت دیگر به دم ماهی متصل شده است، کنترل می شود. علاوه بر یک موتور برای کنترل دم ماهی، دو موتور دیگر نیز برای انجام حرکت های مربوط به باله های ماهی در بینی روبات تعبیه شده اند. آزمایش های انجام شده در سال گذشته در داخل یک تانکر آب ۱۱۰ هزار لیتری کارایی و دقت این روبوماهی را به اثبات رسانده است.
تمامی موتورهای قابل کنترل از راه دور در بینی ماهی جاسازی شده اند، زیرا انعطاف پذیری بدن ماهی احتمال آسیب رساندن به اجزای فنی ماهی را افزایش داده و کارایی آنها را کاهش خواهد داد. پوست ماهی توسط یک لایه از ترکیبات سیلیکونی که روی سطح فلزی ماهی گسترده شده است، پوشیده شده که مقاومت مورد نیاز در برابر فشار آب و همچنین قدرت ماهی در شناکردن را تامین می کند.
«کامف» ضمن بیان اینکه علت طراحی و ساخت این دو نمونه ماهی پاسخ به تئوری «پارادوکس خاکستری» است، (چرا ماهی ها قادرند به این سرعت شنا کنند. بر اساس این تئوری ماهی ها نباید به سرعتی که هم اکنون شنا می کنند، شنا کنند.) می گوید؛ «توانایی عضلانی ماهی ها به حدی نیست که سرعت فعلی آنها را توجیه کند.»
در حال حاضر «کامف» با کمک لابراتوار هوش مصنوعی دانشگاه MIT مشغول ایجاد اصلاحاتی در حرکت ماهی طراحی شده است تا حرکات آن را بیش از پیش طبیعی سازد.
به محض اتمام تحقیقات در مورد نحوه شنا کردن این روبوماهی، محققان قادر خواهند بود از نحوه حرکت جریان آب بر سطح سیلیکونی مطلع شوند تا به کمک آن از وضعیت اصطکاک میان مولکول های آب و پوست این گونه از ماهیان باخبر شوند.
واضح است که نتایج این تحقیقات نه تنها در خود علوم زیستی قابل اهمیت است، بلکه می توان از آن در صنایع کشتی سازی و برای ساخت قایق های کاراتر استفاده کرد.
● جالب است بدانید
نام اصلی این پروژه تحقیقاتی Robopike است اما به پروژه wanda که برگرفته از نام فیلمی با عنوان «ماهی به نام واندا» محصول سال ۱۹۸۸ ایالات متحده است، نیز شهرت دارد.
از اخبار دیگری که در زمینه بهره گیری صنعتی از الگوهای طبیعی در هفته گذشته منتشر شده است به آغاز تحقیقاتی مشترک توسط چهار دانشگاه MIT، جرج واشنگتن، هاروارد و درکسل روی حرکت باله های ماهی به هنگام چرخش و حرکت است. محققان که موفق به ساخت مدلی از پره های دم ماهی شده اند، امیدوارند در آینده بتوانند با کمک قابلیت ماهی ها در چرخش ها، امکانات جدیدی را به زیردریایی ها برای حرکت در فضاهای محدودتر بیفزایند.