هجين

الروبوت الهجين (اختصارًا لـ "الروبوت الهجين") هو كائن حي سيبراني على شكل روبوت يُتحكم فيه بواسطة حاسوب، ويتكون من عناصر إلكترونية وبيولوجية. عادةً ما تكون العناصر البيولوجية عبارة عن خلايا عصبية من الفئران متصلة بشريحة حاسوبية . وبشكل أعم، هي روبوتات مُصممة بدمج الميكاترونيات مع هياكل بيولوجية أو عضوية لإنتاج روبوتات غير تقليدية. على عكس الروبوتات التقليدية التي تعتمد كليًا على الحوسبة الرقمية، يُتحكم في الروبوتات الهجينة بواسطة شبكات من الخلايا العصبية الحية المُستزرعة في المختبر، مما يُشكل نظامًا مغلق الحلقة بين وحدة التحكم البيولوجية وجسم الروبوت. ^{[ 1 ]}

تُستخدم الروبوتات الهجينة بشكل أساسي كمنصات تجريبية في مجالات مثل علم الأعصاب ، والأنظمة الحيوية الهجينة ، وأبحاث الذكاء الاصطناعي . تُمكّن هذه الأنظمة العلماء من استكشاف كيفية تعلّم الشبكات العصبية البيولوجية، وتكيّفها، وتفاعلها مع البيئات الخارجية من خلال التجسيد الروبوتي. يصعب محاكاة قدرتها على التكيّف والاستجابة للمؤثرات الخارجية باستخدام مواد اصطناعية بحتة. ^{[ 2 ]}

ومع ذلك، فإن دمج أنسجة المخ الحية في الآلات يثير أيضاً تساؤلات أخلاقية وفلسفية هامة حول الحياة والاستقلالية والحدود الفاصلة بين الأنظمة العضوية والاصطناعية.

لقد تطور تعريف مصطلح "الهجين " بشكل كبير منذ صياغة المصطلح لأول مرة بسبب التقدم في الهندسة الحيوية والروبوتات وعلم الأعصاب والأخلاق.

صاغ هذا المصطلح لأول مرة الدكتور ستيف إم. بوتر في معهد جورجيا للتكنولوجيا. وكان الغرض الأصلي منه وصف كيفية عمل الخلايا العصبية الحقيقية في الأنظمة الروبوتية الهجينة التي تتحكم بها خلايا عصبية حية. وركزت الدراسة الأصلية على دمج الخلايا العصبية البيولوجية المستزرعة من أدمغة القوارض في الأنظمة الروبوتية. ^{[ 1 ]}

بحلول منتصف العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، اتسع نطاق هذا التعريف بشكل أكبر نتيجة لاستكشاف دمج الشبكات العصبية البيولوجية مع الأنظمة الروبوتية لدراسة الإدراك الجسدي. وقد أكد هذا النهج على دور الجسم والبيئة في تشكيل العمليات المعرفية. ^{[ 3 ]}

بحلول أواخر العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين، ونظراً لتزايد الاهتمام بواجهات الدماغ والآلة (BMIs) والروبوتات اللينة، تم استخدام مصطلح "الروبوت الهجين" في الدراسات التي تركز على التكامل السلس للأنسجة البيولوجية أو خلايا القلب أو الأنظمة النباتية مع المكونات الإلكترونية. ^{[ 4 ]}

مع تزايد تعقيد الأنظمة المستقلة، تُناقش "الأنظمة الهجينة" حاليًا في سياقات أخلاقية وقانونية وفلسفية. ومن بين المحاور الرئيسية للنقاش في هذا السياق ما إذا كان يُمكن اعتبار "الأنظمة الهجينة" أنظمة حية، وما إذا كان ينبغي أن تتمتع بحقوق أو اعتبارات أخلاقية أو مسؤولية مرتبطة بتداعيات قراراتها. ^{[ 5 ]}

ونتيجة لذلك، أصبح تعريف "الهيبروت" متعدد التخصصات، حيث لا يقتصر على علم الأحياء والهندسة فحسب، بل يشمل القانون والفلسفة وعلم الاجتماع أيضًا.

ما يُميّز الكائن الهجين عن الكائن السيبراني هو أن المصطلح الأخير يُستخدم عادةً للإشارة إلى إنسان أو حيوان مُعزز إلكترونياً؛ بينما الكائن الهجين هو نوع جديد تماماً من الكائنات الحية المصنوعة من مواد عضوية وصناعية. ولعل من المفيد اعتبار الكائن الهجين "شبه حي"، وهو مصطلح استخدمه أيضاً مخترعوه. ^{[ 6 ]}

من السمات الأخرى المثيرة للاهتمام في هذا النوع من الخلايا العصبية الهجينة طول عمرها. فعادةً ما تموت الخلايا العصبية المفصولة عن دماغ حي بعد شهرين فقط. ومع ذلك، فإن حاضنة مصممة خصيصًا ، مبنية حول حجرة زراعة محكمة الإغلاق تسمح بمرور ثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي ، ولكنها غير منفذة لبخار الماء، تقلل من خطر التلوث والتبخر، وقد تُطيل عمر الخلايا العصبية الهجينة إلى سنة أو سنتين. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

لقد فتح مفهوم الأنظمة الهجينة آفاقاً واسعة لتطبيقات محتملة عديدة في مجالات علم الأعصاب، والروبوتات، والطب، والأخلاقيات. ورغم أن العديد من هذه التطبيقات لا يزال تجريبياً أو نظرياً، إلا أن الأبحاث الجارية تُسهم في توسيع نطاق ما يمكن أن تحققه هذه الأنظمة.

الابتكارات الطبية والرعاية الصحية

قد تُسهم الروبوتات الحيوية الهجينة يوماً ما في العلاج الموجه ، مثل توصيل الأدوية أو الجراحة المجهرية. وتُبشر قدرتها على التنقل في البيئات البيولوجية المعقدة بظهور أجهزة طبية من الجيل التالي. ^{[ 12 ]}

وقد تحقق هذا الإنجاز لأول مرة في عام 2003 على يد الدكتور ستيف إم. بوتر، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في معهد جورجيا للتكنولوجيا :

في تجربته، يضع بوتر قطرة من محلول يحتوي على آلاف الخلايا العصبية للفئران على شريحة سيليكون مزودة بستين قطبًا كهربائيًا موصولة بمضخم إشارة. تلتقط الأقطاب الكهربائية الإشارات الكهربائية التي تطلقها الخلايا فيما بينها، ثم ترسل الإشارة المضخمة إلى جهاز كمبيوتر. يقوم الكمبيوتر بدوره بنقل البيانات لاسلكيًا إلى الروبوت.

ثم يُجسّد الروبوت هذا النشاط العصبي بحركة جسدية، فكل حركة من حركاته هي نتيجة مباشرة لتواصل الخلايا العصبية فيما بينها. كما يُرسل الروبوت معلومات إلى الخلايا. وبفضل مستشعرات الضوء، يتلقى الروبوت معلومات حول موقعه في منطقة اللعب من إشارات الأشعة تحت الحمراء المُحيطة بالحدود. ^{[ 15 ]}

• رسوم متحركة
• الذكاء الاصطناعي
• الروبوتات الحيوية
• الروبوت الحيوي الهجين
• نظام هجين حيوي
• واجهة الدماغ والحاسوب
• الروبوتات العصبية
• ذكاء العضيات
• عضو على شريحة
• الأنظمة شبه الحيوية
• زينوبوت

• باحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا يستخدمون مزارع الخلايا المخبرية للتحكم في جهاز روبوتي
• باحثون في معهد جورجيا للتكنولوجيا يستخدمون مزارع الخلايا المخبرية للتحكم في جهاز روبوتي
• الروبوت الهجين، الروبوت ذو دماغ الفأر
• فن المصفوفات متعددة الأقطاب الكهربائية – فنان هجين.
• صعود الروبوتات ذات العقول الشبيهة بعقول الفئران
• FuturePundit: روبوت هجين يُشغَّل بواسطة خلايا عصبية من دماغ الفأر (مؤرشف بتاريخ 29 مارس 2014 في أرشيف الإنترنت)
• كيفية زراعة وتسجيل وتحفيز الشبكات العصبية على مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة (MEAs)