نكروبوتيكس

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة
توضيح المفهوم [ 1 ]
يتم صنع ماسك "نيكروبوتيكي" من عنكبوت ميت ويستخدم لرفع الأشياء. [ 1 ]
شرح الإجراء [ 1 ]

علم الروبوتات الميتة هو ممارسة استخدام المواد الحيوية (أو الكائنات الميتة) كمكونات روبوتية. [ 1 ] يمكن أن يكون علم الروبوتات الميتة بديلاً للمكونات الميكانيكية التي يصعب تصنيعها، وذلك باستخدام مكونات بيولوجية مصممة عن طريق الانتقاء الطبيعي، بهدف استغلال التصميم الانتقائي المتطور للغاية الموجود في الكائنات الحية عبر عملية التطور.

في يوليو 2022، نشر باحثون في مختبر بريستون للابتكار بجامعة رايس في هيوستن، تكساس، ورقة بحثية في مجلة العلوم المتقدمة ، عرضوا فيها المفهوم وأظهروا قدرته من خلال إعادة استخدام العناكب الميتة كأذرع آلية، وتطبيق الهواء المضغوط لتفعيلها. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

في أبريل 2025، ابتكر باحثون في جامعة شينشو "طائرة بدون طيار هجينة بيولوجيًا" باستخدام قرون استشعار عثة دودة القز للكشف عن مصدر الرائحة.

في نوفمبر 2025، أظهر باحثون في جامعة ماكجيل استخدام خرطوم البعوض كفوهة دقيقة في الطباعة ثلاثية الأبعاد التجريبية.

تستغل شركة نيكروبوتيكس النظام الهيدروليكي العضوي للعنكبوت وأرجله الصغيرة لإنشاء نظام إمساك فعال وبسيط. يتميز نظام إمساك العنكبوت النيكروبوتي بقدرته على رفع الأجسام الصغيرة والخفيفة، مما يجعله بديلاً عن أنظمة الإمساك الميكانيكية الصغيرة المعقدة والمكلفة. [ 6 ]

خلفية

تكمن جاذبية جسم العنكبوت في مجال الروبوتات الميتة في آلية أرجله المدمجة واستخدامه للضغط الهيدروليكي. [ 7 ] [ 8 ] يعتمد تشريح العنكبوت على نظام ضغط هيدروليكي (سائل) بسيط. تمتلك أرجل العنكبوت عضلات قابضة تُقبض أرجلها بشكل طبيعي عند استرخائها. [ 1 ] [ 8 ] يتطلب فرد أرجل العنكبوت ومدّها قوة، وهو ما تُنجزه العناكب عن طريق ضخ سائل الهيموليمف (الدم) عبر مفاصلها كوسيلة للضغط الهيدروليكي. [ 6 ] [ 8 ] لا يتطلب الأمر أي قوة خارجية لثني أرجلها نظرًا لحالة ثني عضلاتها القابضة الطبيعية. [ 1 ]

في يوليو 2022، نشر باحثون في مختبر بريستون للابتكار بجامعة رايس ورقة بحثية تُفصّل تجاربهم على أداة الإمساك. على الرغم من أن العناكب الميتة لا تُنتج سائل الدم، فقد وجدت تي فاي ياب (المؤلفة الرئيسية وخريجة الهندسة الميكانيكية) أن ضخ الهواء عبر إبرة إلى الرأس الصدري ( الجسم الرئيسي) للعنكبوت يُحقق نفس نتائج سائل الدم. [ 1 ] وبذلك، يتحول النظام الهيدروليكي (السائل) الأصلي إلى نظام هوائي (هوائي).

التصنيع

  1. احصل على عنكبوت
  2. قم بقتل العنكبوت الرحيم باستخدام درجة حرارة باردة تبلغ حوالي -4 درجة مئوية لمدة 5-7 أيام
  3. أدخل إبرة تحت الجلد قياس 25 في الرأس الصدري (الجسم الرئيسي) للعنكبوت
  4. ضع الغراء حول الإبرة لتشكيل ختم واتركه حتى يجف
  5. قم بتوصيل المحقنة أو المضخة بالإبرة
  6. قم بتمديد أرجل العنكبوت عن طريق ضخ الهواء في [ 1 ]

الاختبارات والبيانات

القوة الداخلية مقابل قوة الإمساك

يتراوح الضغط الطبيعي في أرجل العنكبوت في حالة الراحة بين 4 و6.1 كيلو باسكال. قام الباحثون بتمديد الأرجل عن طريق زيادة الضغط الداخلي للعنكبوت إلى 5.5 كيلو باسكال. [ 1 ] يؤدي ضخ الهواء إلى الجسم إلى زيادة الضغط الداخلي، مما يتسبب في تمدد الأرجل. بينما يؤدي ضخ الهواء خارج الجسم إلى انخفاض الضغط الداخلي، مما يتسبب في انقباض الأرجل بفعل عضلات ثني الأرجل. عندما ينخفض ​​الضغط الداخلي إلى 0 كيلو باسكال، ينغلق الملقط تمامًا، مما يسمح له بالإمساك بالأشياء. يوضح هذا أن قوة الإمساك تزداد مع انخفاض الضغط الداخلي، والعكس صحيح. [ 1 ] من خلال تجربة الإمساك بخرزات أسيتات فردية ذات أوزان مختلفة، وُجد أن الملقط الآلي النخري يحقق قوة إمساك قصوى تبلغ 0.35 ميلي نيوتن. [ 1 ] [ 6 ]

وزن العنكبوت مقابل قوة الإمساك

لتقدير قوة إمساك العناكب الصغيرة والكبيرة، أنشأ الباحثون مخططًا بيانيًا للتنبؤ بقوة الإمساك نسبةً إلى حجم العنكبوت. يُعادل وزن جسم عنكبوت الذئب تقريبًا قوة إمساك أرجله. [ 1 ] تبلغ كتلة الذراع القابضة 33.5 ملغ، ويمكنها رفع ما يعادل 1.3 ضعف وزن جسمها (43.6 ملغ أو 0.35 ملي نيوتن). [ 1 ] مع ذلك، تنخفض قوة الإمساك نسبةً إلى وزن الجسم لدى العناكب الأكبر حجمًا. على سبيل المثال، يُتوقع أن يرفع عنكبوت جالوت آكل الطيور الذي يزن 200 غرام ما يعادل 10% من وزنه (20 غرامًا أو 196 ملي نيوتن). [ 1 ] [ 6 ] على الرغم من وجود علاقة عكسية بين كتلة العنكبوت وقوة إمساكه، إلا أن العناكب الأكبر حجمًا تُمارس قوة إمساك أكبر من العناكب الأصغر حجمًا.

عمر الماسك

تعتمد فعالية الملقط الآلي النخروبي كليًا على سلامة هيكل العنكبوت. فإذا كان العنكبوت يتلف بسهولة وبشكل متكرر، يصبح الملقط غير عملي. وباستخدام الاختبارات الدورية، وهي سلسلة من العمليات المتكررة، وُجد أن الملقط الآلي النخروبي قادر على العمل من 700 إلى 1000 مرة. [ 6 ] بعد 1000 دورة، تبدأ الشقوق بالظهور على غشاء مفاصل الأرجل نتيجة الجفاف. [ 1 ] تؤدي المفاصل الضعيفة والمتآكلة إلى كسرها واستبدالها بشكل متكرر، مما يشكل عائقًا أمام تطبيق تقنية النخر في سيناريوهات العالم الحقيقي.

أحد الحلول المقترحة لهذه المشكلة هو وضع شمع العسل أو مادة تشحيم على المفاصل. وقد وجد الباحثون أنه على مدى عشرة أيام، انخفضت كتلة العنكبوت غير المغطى بشمع العسل بمقدار 17 ضعفًا مقارنةً بكتلة العنكبوت المغطى به. [ 1 ] يساعد تشحيم المفاصل على مكافحة الجفاف وإبطاء فقدان المواد العضوية.

قيود

مع استخدام المواد العضوية، تزداد احتمالية تحلل المكونات وتلفها مقارنةً بالأنظمة الميكانيكية التقليدية. وقد يتطلب استبدال هذه المقابض في حال تعطلها جهدًا إضافيًا وإدارةً دقيقة. إضافةً إلى ذلك، فإن الاختلافات العضوية بين العناكب ستؤدي إلى نتائج غير دقيقة. فليست جميع عناكب الذئب متماثلة في نموها، لذا قد تختلف قوة الإمساك وانقباض الأرجل بين المقابض.

تترتب على قتل العناكب لأغراض الروبوتات آثار أخلاقية. فالحدود الأخلاقية التي تتجاوزها الروبوتات الميتة في سعيها نحو الأنظمة البيولوجية الهجينة تثير مخاوف، إذ يقول المعارضون إنها قد تؤدي إلى تهجين الثدييات وتُعدّ تدخلاً في الطبيعة. [ 9 ] ويرد المؤيدون بأن إعادة استخدام الحيوانات النافقة ممارسة بشرية منذ آلاف السنين، وأنه ينبغي السعي وراء الروبوتات الميتة للنهوض بالعلوم. [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ياب ، تي فاي؛ ليو، زين ؛ راجابان ، أنوب ؛ شيموكوسو، تريفور جيه؛ بريستون، دانيال جيه. (25 يوليو 2022). " النيوروبوتيكس : المواد الحيوية كمحركات جاهزة للاستخدام" . العلوم المتقدمة. 9 ( 29 ) e2201174 . doi : 10.1002 / advs.202201174 . ISSN 2198-3844 . PMC 9561765. PMID 35875913. S2CID 251038837 .    
  2. ↑ أكرمان، إيفان (26 يوليو 2022). "الروبوتات الميتة: عناكب ميتة تُبعث من جديد كأذرع روبوتية" . مجلة IEEE Spectrum . مؤرشف من الأصل في 29 يوليو 2022. تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2022 .
  3. ↑ ويليامز، مايك (25 يوليو 2022). "مهندسو جامعة رايس يُحكمون السيطرة على العناكب 'النيكروبوتية'" . أخبار جامعة رايس. مؤرشف من الأصل في 29 يوليو 2022. تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2022 .
  4. ↑ «علماء يحولون العناكب الميتة إلى روبوتات» . أخبار العلوم . 4 أغسطس 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2022 .
  5. ↑ فينسنت، جيمس (28 يوليو 2022). "علماء يعيدون إحياء عناكب ميتة على شكل روبوت بمخالب" . ذا فيرج . مؤرشف من الأصل في 29 يوليو 2022. تم الاطلاع عليه في 29 يوليو 2022 .
  6. 1 2 3 4 5 "الروبوتات الميتة: العناكب الميتة تُبعث من جديد كأذرع روبوتية - مجلة IEEE Spectrum" . IEEE . تاريخ الاسترجاع: 19-10-2023 .
  7. ↑ "تشريح العنكبوت" ، ويكيبيديا ، 20 يوليو 2023 ، تاريخ الاطلاع 19 أكتوبر 2023
  8. 1 2 3 "الساق تستخدم الهيدروليكا وانثناء العضلات - استراتيجية بيولوجية - اسأل الطبيعة" . asknature.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 نوفمبر 2023 .
  9. 1 2 "كيف يُغيّر علم "الروبوتات الميتة"، أو استخدام الكائنات الميتة كروبوتات، مسار العلوم" . www.theswaddle.com . تاريخ الاسترجاع: 31 أكتوبر 2023 .