Pavlov’un Köpeği Gibi, Bu Termoplastik Yeni Bir Numara Öğreniyor: Yürüyüş
Fotoğraf: Isıtmayla ilişkilendirildikten sonra ışığa cevap vermeyi öğrenen Yapay Pavlov’un köpeği, programlanabilir sıvı kristal polimer ağlardan yaratılmıştır. Kredi: Zeng ve Zhang ve diğerleri.
Finlandiya’daki araştırmacılar ışık altında yürümek için plastik parçaları “eğitiyor”. Matter dergisinde 4 Aralık’ta yayınlanan yöntem ile ilk kez sentetik bir aktüatör, bilgisayar programlaması olmadan geçmiş deneyimlerine dayanarak yeni numaralar yapmayı “öğrendi”.
Isıya duyarlı sıvı kristal polimer ağlardan ve bir boya katından yapılan bu plastikler, enerjiyi mekanik harekete dönüştürebilen yumuşak aktüatörlerdir. Başlangıçta, aktüatör yalnızca ısıya cevap verir, ancak ışığı ısıyla ilişkilendirerek ışığa tepki vermeyi öğrenir. Buna karşılık olarak, aktüatör benzer şekilde bir insan kendi işaret parmağını kıvırdığında kendi kıvrılma hareketi sergilemektedir. Aktüatörü periyodik olarak ışınlayarak, bir salyangozla aynı hızda -yaklaşık 1 mm/ sn’lik hızda- bir tırtıl gibi “yürür”.
Tampere Üniversitesi’nden kıdemli yazar Arri Priimägi,” araştırmanız temelde cansız bir materyalin bir şekilde çok basit bir anlamda öğrenip öğrenemeyeceği sorusunu soruyor ” diyor. “Meslektaşım, Aalto Üniversitesi’nden Profesör Olli Ikkala, şu soruyu yöneltti: materyaller öğrenebilir mi ve materyallerin öğrenebilmesi ne anlama geliyor? Daha sonra bu araştırmada bir şekilde yeni numaralar öğrenecek robotlar yapmak için bu araştırmada güçleri birleştirdik.” Araştırma Ekibinde ayrıca doktora sonrası araştırmacılar olarak Tampere Üniversitesi’nden Hao Zeng ve Aalto Üniversitesi’nden Hang Zhang bulunuyor.
Işık ile ısıyı birleştiren koşullandırma işlemi, yüzey üzerindeki boyanın aktüatör boyunca dağılmasını ve maviye dönmesini sağlar. Bu fenomen, fototermal etkiyi artıran ve aktüatörün sıcaklığını yükselten genel ışık emilimini arttırır. Daha sonra aydınlatma üzerine bükülmeyi “öğrenir”.
Fotoğraf: Işık, şartlandırılmış sıvı kristalin hareket etmesini sağlar. Kredi: Aalto Üniversitesi, Tampere Üniversitesi, Cell Press
Priimägi, “yaptığımız bu çalışmada Pavlov’un köpek deneyinden ilham alındı,” diyor. Deneyde, köpeğin yiyecek görmeye tepki olarak tükürük salgıladığını fark eden Pavlov, daha sonra köpeğin mamasını vermeden önce zili çalar. Birkaç tekrarlamadan sonra, köpek zille yiyecekleri ilişkilendirir ve zili duyunca salya salgılamaya başlar. “Sistemimizi düşünürseniz, ısı yiyeceğe karşılık gelir ve ışık Pavlov’un deneyindeki zile karşılık gelir.”
Priimägi, “birçok kişi bu analojiyi çok ileri götürdüğümüzü söyleyecektir” diyor. “Bir anlamda bu insanlar haklı çünkü biyolojik sistemlere kıyasla, üzerinde çalıştığımız materyal çok basit ve sınırlı. Fakat doğru koşullar altında benzetme geçerli.” Ekip için bir sonraki adım, biyolojik sistemlere çizilebilecek analojilerin sınırlarını bulmak için sistemlerin karmaşıklık seviyesini ve kontrol edilebilirliğini artırmaktır. “Cansız malzemelere yeni bilgiler altında bakmamızı sağlayacak sorular sormayı hedefliyoruz.”
Fotoğraf: Yapay Pavlov’un köpeği, ısıtmayla ilişkilendirildikten sonra ışığa cevap vermeyi öğrenen programlanabilir sıvı kristal polimer ağlardan yaratılmıştır. Kredi: Zeng ve Zhang ve diğerleri
Yürümenin yanı sıra, sistemler aynı zamanda boyasının kaplamasına karşılık gelen farklı ışık dalga boylarını “tanıyabilir” ve cevap verebilirler. Bu özellik, materyali uzaktan kontrol edilebilen, biyomedikal uygulamalar için ideal bir materyal olan ayarlanabilir yumuşak bir mikro-robot yapar.
“Bu uzaktan kumandalı sıvı kristal ağlar, küçük yapay kaslar gibi davranıyor” diyor Priimägi. “Umarım gelecekte fotonik gibi diğer alanların yanı sıra biyomedikal alana fayda sağlayabileceklerinin birçok yolu vardır.”
Kaynak: phys.org
