Bİomİmetİk Texnologİya

TƏBİƏTİ TƏQLİD EDİR

CANLILARI TƏQLİD EDƏN ROBOTLAR



Dənizin dibi radioaktiv sahələr və ya kosmos boşluğu kimi yerlər insanların fəalyyətləri üçün həmişə təhlükəli bölgələr olmuşdur. İnkişaf edən elektron və kompüter texnologiyası bu kimi yerlərdə işləyən və robot olaraq adlandırdığımız maşınları istehsal etməyə imkan verir. Nəticədə robot elmi də elektron və mexanikadan ayrılaraq "robot" adlı ayrı bir elm sahəsi olmuşdur. Bu gün robotlarla məşğul olanlarda yeni bir anlayış var: "Biometrik robot".

Robot istehsalı ilə məşğul olan elm adamları və mühəndislər artıq gördükləri işə xas robotlar hazırlamağın çox əlverişli olmadığını düşünürlər. Buna görə də görüləcək işin mühitində yaşayan bir canlını, ya da o canlının bir xüsusiyyətini təqlid edən robotlar istehsal etməyi daha ağıllı və asan hesab edirlər. Məsələn, çöldə aparılacaq bir kəşf üçün əqrəbi və ya qarışqaya bənzəyən, dəniz dibindəki bir araşdırma üçün balığa və ya xərçəngə bənzəyən bir robot istehsal etmək kimi... Məhz "biyometrik robot"un maraq sahəsinə belə robotlar girməkdədir. "Neurotechnology for Biomimetic Robots" (Biyometik Robotlar Üçün Sinir Texnologiyası) adlı kitabda mövzuyla əlaqədar bu məlumatlara yer verilmişdir:

Biyometik robotlar sürətli, daha ucuz və real dünya şərtlərinə uyğun olduqları üçün ənənəvi robotlardan fərqlidir. Bu robotların mühəndisliyi, əsaslandıqları bioloji sistemlərin biyomexanik və fizioloji səviyyələrdə başa düşülməsindən qaynaqlanır.

... Yekun hədəf insan operatorlara ehtiyac duymadan, yalnız duyğusal qarşılıqlı təsirə əsaslanaraq ətrafıyla əlaqəyə girən və istiqamətini tapa bilən müstəqil bir robot yaradır.

Elm adamlarını təbiətdəki canlıları təqlid etməyə təhrik edən qüsursuz vücud dizaynlarıdır. "Karlsruhe əli" olaraq bilinən robot əlini icad edən Hans

J. Schneebeli bu mövzuda bunları söyləyir:

Robot əllər üzərində nə qədər çox çalışsaq insanların sahib olduqları əllərə də o qədər çox heyran oluram. İnsan əlinin etdiyi işin bir qisminə belə çatmağımız üçün daha çox zamanın keçməsi lazımdır.

Bəzən bir canlının bir xüsusiyyətini belə təqlid etmək üçün kompüter, mexanika, elektron, riyaziyyat, fizika, kimya və biologiya kimi elm sahələrinin öndə gedən isimlərinin bir yerə gəlməsi lazımdır. Vəziyyət bu ikən təkamülçü düşüncə bu gün hələ son dərəcə kompleks bir nizama sahib canlıların bir planlaşdırma olmadan öz-özünə yarana biləcəyini iddia edir.



Robot elmi tarazlıq problemini həll etmək üçün ilanları təqlid edir


Robot elmi ilə məşğul olanların daha çox qarşılaşdıqları problemlərdən biri də tarazlıqdır. Ən son texnologiya təchizatına sahib düzəldilmiş robotlar belə gedərkən tarazlıqlarını itirir. 3 yaşındakı bir uşağın çox rahatlıqla edə bildiyi "tarazlığı yenidən qurma" xüsusiyyətindən məhrum olan robotlar bu vəziyyətdə funksiyasız qalır. Necə ki, NASA-nın Mars üçün hazırladığı bir robot bu problemə görə qəti istifadə olunmamışdır. Robot mütəxəssisləri tarazlığı qoruyacaq bir qurğu qurmaq yerinə tarazlığı heç pozulmayan bir canlını—ilanları təqlid edərək problemə həll tapmağa çalışmışlar.

İlanların bədənləri digər heyvanların edə bilməyəcəyi şəkildə dəliklərə və çatlara girəcək şəkildə yaradılmışdır. Onurğalılar kimi sərt skeletləri və üzvləri yoxdur. Gövdələrinin diametrini böyüdüb kiçildə bilirlər. Budaqlara sarılabilir və qayaların üstündən keçə bilirlər. İlanların bu xüsusiyyətləri NASA Tədqiqat Mərkəzi tərəfindən yaradılan və "snakebot" adı verilən bir insansız kosmosa ilham qaynağı olmuşdur. Hazırlanan bu ilan robotda robotun heç bir maneəyə ilişmədən davamlı tarazlıq halında irəliləməsi hədəflənmişdir.




Daxili qulaqdakı tarazlıq mərkəzi robot mütəxəssislərini heyrətə salır


Bütün bədənimizə hər saniyə dayanmadan nəzarət edən və ip üstündə gəzən kəndirbazın ehtiyac duyduğu həssaslıqda nizamlama aparan balans sistemimizin əhəmiyyətli bir parçası daxili qulaqda yer alır.

Daxili qulaqdakı bu tarazlıq mərkəzinə "labirint" adı verilir. Labirint hər biri yarımdairə şəklindəki üç kiçik sümükdən meydana gəlir. Bu sümüklərin içləri bir şar kimi boşdur. Yarımdairələrin diametrləri 6,5 millimetr, içlərindəki boşluğun, yəni aralıqlarının diametri isə 0,4 millimetr ölçüsündədir. Hər üç yarım dairə də çox xüsusi bucaqlarla bir-birlərinə bağlanırlar. Bu bucaqlar araşdırıldığında hər yarımdairənin üç ölçülü həndəsənin təməli olan x, y və z koordinatlarına uyğun gəldiyi ortaya çıxmışdır.

Labirintdə olan bu üç yarımdairənin hər birinin içində xüsusi bir maye yer alır. Bu mayenin içində gəzişdiyi səthdə də tüklü hüceyrələr vardır. Biz başımızı sağa-sola çevirdiyimizdə, gəzdiyimiz ya da hər hansı bir hərəkət etdiyimizdə, bu yarımdairələrin içindəki maye hərəkət edir və tükcükləri titrəşdirir. Tükcüklərdəki bu vibrasiya, eyni ilbizdə olduğu kimi tükcüklərin bağlı olduğu hüceyrələrin ion tarazlığını dəyişdirir və elektrik siqnalı çıxarır.

Daxili qulaqdakı labirintdə çıxarılan bu elektrik siqnalları labirintdən çıxan sinirlər vasitəsilə beynimizin arxa tərəfindəki "beyincik" adlı orqana göndərilir. Labirintdən beyinciyə mesaj daşıyan sinirlər araşdırıldığında bunların içində 20 min fərqli kiçik sinir lifi olduğu müəyyən olunmuşdur.

Beyincik daxili qulaqdakı labirintdən gələn bu məlumatları hər an şərh edir. Ancaq tarazlığı təmin etmək üçün başqa məlumatlara da ehtiyac vardır. Buna görə beyincik gözlərdən və bədənin dörd bir yanındakı əzələlərdən də dayanmadan məlumat alır. Bütün bu məlumatları müdhiş bir sürətlə analiz edir və bədənin cazibəyə görə mövqeyini hesablayır. Bundan sonra isə bu hesablamaya əsaslanaraq, əzələlərin necə bir hərəkət etmələri lazım olduğunu təyin edir. Ortaya çıxan nəticə əzələlərə yenə sinirlər vasitəsilə əmr olaraq bildirilir.

Bu fövqəladə əməliyyatlar saniyənin yüzdə biri qədər belə sürməyən bir zaman hissəsi içində reallaşır. Biz də içimizdə reallaşan bu möcüzənin heç fərqində olmadan rahatlıqla gedir, qaçır, ən çətin idmanları edirik. Halbuki, bu işlərin tək bir anı üçün bədənimizdə reallaşdırılan hesablamaları kağıza yazsaq, minlərlə səhifə düstur yazmamız lazım olacaq.

Tarazlıq sistemi iç-içə keçmiş bir çox kompleks mexanizmin uyğunlaşmasıyla öz funksiyasını yerinə yetirən qüsursuz bir sistemdir. Müasir elm və texnologiya isə bu sistemi təqlid etmək bir yana, iş prinsiplərini belə incəlikləri ilə həll edə bilməmişdir.

Əlbəttə, bu cür kompleks sistemin təkamül nəzəriyyəsinin iddia etdiyi kimi təsadüflərlə ortaya çıxması mümkün deyil. Bu sistem Uca Allahın varlığının və sonsuz qüdrətinin dəlillərindən biridir.

Bu həqiqətin fərqinə varan bir insanın məsuliyyəti isə ona belə bir orqanı verən Allaha şükür etməkdir.




Çölün çətin şərtlərinə dözən robot əqrəb


ABŞ-da fəaliyyət göstərən DARPA adlı qurumun üzərində çalışdığı layihələrdən biri də robot əqrəbdir. Layihədə əqrəb modelinin seçilməsinin səbəbi robotun çöldə funksiyasını yerinə yetirməsidir. Əqrəb yaradılışı etibarilə son dərəcə çətin şərtlərə sahib çöllərdə belə yaşaya bilir. Əqrəbin seçilməsinin digər səbəbi də torpaqda asanlıqla irəliləməsinə baxmayaraq reflekslərinin məməlilərinkindən daha sadə və təqlid edilən olmasıdır.

Tədqiqatçılar robotu inkişaf etdirmədən əvvəl həqiqi əqrəbləri müşahidə etmək üçün uzun zaman sərf etmişlər. Əqrəbin bütün oynaqları işarələnmiş və gedişi iki kamera ilə qeydə alınmışdır.

Daha sonra bu əqrəbin yerimə əsnasında qıçları arasındakı orqanlar və koordinasiya çıxarılaraq model əqrəbə uyğunlaşdırılmışdır.

Əqrəb layihəsində robotun vəzifəsi yalnız çöldə 40 kilometr kənarda olan bir hədəfə girmək və geri dönməkdir. Ancaq robotun bu vəzifəni heç bir istiqamətləndirmə almadan öz-özünə etməsi əsas məqsəddir.

Boston North Eastern Universitetindən Frank Kirçner və Alan Rudolf tərəfindən hazırlanan 50 santimetrlik əqrəbin kompleks problemləri həll etmə qabiliyyəti yoxdur. Robot əqrəb bir problemlə qarşılaşdığında yalnız refleksləriylə hərəkət edir. Bu, onu dayandıracaq hər hansı bir şeyin, məsələn, bir qayaya ilişməsinin öhdəsindən gəlməsinə imkan verir. Robotun qarşısında iki ultrasəs sensoru vardır. Əgər boyunun yarısından yüksək bir maneə ilə qarşılaşsa ətrafını gəzməyə çalışacaq. Əgər sol tərəfdəki detektor bir maneə ilə qarşılaşsa etsə avtomatik olaraq sağa yönələcək. Bu robotdan müəyyən bir bölgəyə gedib, quyruğundakı kamera ilə mərkəzə şəkil göndərməsi də istənilir.

ABŞ ordusu əqrəbin Arizonadakı sınaqlarından çox təsirlənmişdir. Robotun yolunu tapma qabiliyyətinin, xüsusilə, şəhər kimi maneələrlə dolu olan döyüş sahələrində faydalı olması ümid edilir.





Robo-lobster sudakı axıntıları xərçəngin təyin etdiyi kimi təyin edəcək



Xərçənglər dalğalı və bulanıq sularda, daşlı, qumlu və ya yosunlu səthlərdə belə rahatlıqla hərəkət edə bilirlər. Belə çətin mühitlərdə tam təchizatlı dalğıclar belə irəliləməkdə çətinlik çəkirlər. İndiyə qədər dəniz dibində istifadə üçün istehsal edilən heç bir robot belə bir yerdə uğurlu ola bilməmişdir.

Northeastern Universiteti (Boston MA) Dəniz Elmləri Bölüm İdarəçisi Cozef Ayers nadir dəniz məhsulları təqlid edən bir robot inkişaf layihəsinə liderlik edir. Ayers layihənin məqsədini belə açıqlayır:

Texniki hədəfimiz mühitdəki heyvan sisteminin performans üstünlüklərini tutmaqdır. 

Robotun mədənlərin tapılması və açılan mədənlərdə çalışması düşünülür. Ayers bu işlər üçün yenə xərçəngin nə qədər uyğun olduğunu isə belə dilə gətirir:

Robotun su altı mədənlərini axtararkən edəcəklərinin bir xərçəngin yemək axtararkən etdiyi davranışlara uyğun gəlməsi düşünülür.

Xərçənglərin sürətlə axan suda diyirlənib sürüşmələrinin qarşısın alacaq bir quruluşu vardır. Heyvan ən çətin şərtlərdə belə istədiyi istiqamətdə hərəkət edə və nahamar səthlərdə irəliləyə bilir. Eyni şəkildə robot da dayanmaq ya da yerində sabit qalmaq üçün quyruğunu və pəncələrindən istifadə edəcək.

Robotdakı mikro-elektromexanik qəbul edicilər (MEMS) xərçəngin dünyəvi anlayışını təqlid edir. Robot hərəkətlərini sudakı axınlara və dalğalanmalara uyğun nizamlaya biləcək quruluşdadır. Bunun üçün xərçəng robota xüsusi su axın qəbul ediciləri və antenaları taxılmışdır. Həqiqi bir xərçəng axının istiqamətini tüklü orqanları ilə müəyyən edir. Robot xərçəngdə isə eyni işi elektromexanik qəbuledicilərin görməsi planlaşdırılmışdır.




Xərçəngin qoxu bilməsi üçün istifadə etdiyi texnika


Suda yaşayan xərçəng və yencək kimi canlılar uyğun bir həyat yoldaşı və ya qida tapmaq, yaxud yırtıcılardan qorunmaq üçün qoxu duyğularından istifadə edirlər. Kaliforniya, Berkeley və Stanford Universitetlərindən tədqiqatçıların qatıldığı araşdırma xərçənglərin necə qoxu aldıqlarını ortaya çıxarmışdır.

Xərçənglər çox həssas bir qoxu alma hissiyyatına sahibdirlər. Bu hissiyyat qoxu sensorları inkişaf etdirməyə çalışan robot mühəndislərinin qarşısında yeni üfüqlər açan xüsusiyyətlər daşıyır. Kaliforniya, Berkeley Universitetində biologiya professoru və College of Letters & Science adlı jurnalın redaktoru olan Mimi A. R. Koehl bu mövzuyla əlaqədar olaraq qeyd edir:

Əgər dalğıcları göndərmək istəmədiyiniz zəhərli bölgələrə göndərəcək insansız nəqliyyat vasitələri və ya robotlar istehsal etmək istəyir və bunların qoxuya görə yer təyin etməyini istəyirsinizsə, bunlar üçün burun və ya qoxu alan antenaları nizamlamalısınız.

Xərçənglər və digər dəniz qabıqlıları antenalarını qoxu qaynağına yüngülcə vuraraq qoxu alırlar. Bunun məqsədi antenalarının ucunda olan və kimyəvi vasitələrlə qəbul edən tüklərlə qoxu molekulları arasında təmas yaratmaqdır. Karib dənizində yaşayan Panulirus argus adlı xərçəngin antenalarının boyu 30 sm-ə çatır. Uclarında yarıq olan antenanın xarici tərəfi fırçaya bənzəyir. O, qoxulara qarşı olduqca həssasdır.

California, Berkeley Universitetindəki Mimi A. R. Koehlin başçılığı ilə bir qrup tədqiqatçı antenalarını vuran mexaniki bir xərçəng düzəltmişlər. Rasta Lobsta adı verilən robot ilə aparılan sınaq və müşahidələrlə, xərçənglərin qoxu almaq üçün istifadə etdikləri texnikanın təfərrüatları araşdırılmışdır.

Xərçəng antenasını qoxulayacağı şeyin üzərinə sürətlə vurur, lakin geri çəkərkən daha yavaş davranır. Beləcə qoxulu su tüklərin arasında hərəkət etməyərək daha uzun müddət qalır.

Xərçəngin qoxunu qəbul edə bilməsi üçün ideal antena vurma və geri çəkmə sürəti vardır. Aparılan təcrübələr antenanın fərqli sürətlə hərəkət etdirilməsi halında suyun həssas tüklər arasında axmayacağını və heyvanın qoxu alma həssaslığının azalacağını göstərmişdir. Bunun mənası budur: Xərçəng çox kiçik yerdəki ən kiçik qoxu fərqlərini belə tükləri vasitəsiylə ayıra bilir. Bunun üçün də antenasını xüsusi bir texnika ilə istifadə edir.




Yeni mexaniki sistemlərin qabaqcılı: Soxulcanların əzələ quruluşu


Soxulcan dərisi son dərəcə heyranedici bir dizayna malikdir. Heyvanın silindr formasındakı bədənini örtən dərisi çarpaz spiral formasında əhatə edilmiş liflərdən ibarətdir. Bədən divarındakı əzələlərin sıxılması dəridəki qısa və qalın liflərin uzun və incə bir şəklə girərək heyvanın bədənindəki daxili təzyiqin artmasına, beləcə forma dəyişdirməsinə səbəb olur. Məhz soxulcanların hərəkət etməsini təmin edən mexanizmin təməli də budur.

Hazırda bu unikal mexaniki sistem Reading Universiteti Biomimetika Mərkəzində yeni layihələrin ilham qaynağıdır: Sözü gedən layihələrdən birində çoxlu sayda silindrik quruluş soxulcandakı kimi yerləşdirilmişdir. Bu vaxt silindrin içinin su udacaq polimer bir gellə doldurulması planlaşdırılır. Sudan istifadə edərək gelin şişməsi və sıxılması təmin ediləcək. Beləcə kimyəvi enerji yalnız lazım olan yerdə mexaniki enerjiyə çevriləcək və meydana gələn təzyiq tamamilə təhlükəsiz şəkildə spiralvari torbada saxlanılacaqdır. Geldəki şişmə və sıxılmanın bu şəkildə nəzarət altına alınmasıyla yaradılan sistemin süni bir əzələ kimi effektiv şəkildə işləyəcəyinə inanılır.

İnsanların nümunə götürdükləri hər canlı onların sahib olduqları hər sistem iman edən insanlar üçün Allahın bir ayəsidir (dəlilidir). Bu həqiqət Casiyə surəsində belə bildirilmişdir:


Sizin yaradılışınızda və Allahın yer üzünə yaydığı canlılarda qəti iman gətirmiş insanlar üçün neçə-neçə dəlillər vardır. (Casiyə surəsi, 4)



Geko kərtənkələsinin ayaqları texnologiyaya üfüq açır


Geko adlı kərtənkələlər divarları sürətlə dırmaşaraq tavanda dayana və burada rahatlıqla gəzə bilirlər. Uzun illərdir aparılan araşdırmalar nəticəsində heyvanın bu bacarığının hansı üstün dizayndan qaynaqlandığı tapılmışdır. İndiyə qədər fantastik film qəhrəmanı "hörümçək adam" kimi şaquli səthlərə sürətlə dırmaşmağın necə mümkün olacağı bilinmirdi. Ancaq gekonun bir addımı, xüsusilə, robot dizaynerləri üçün çox böyük inkişaflara gətirib çıxarmışdır. Bunlardan bəzilərini belə sıralaya bilərik:

- Kaliforniyalı tədqiqatçılar kərtənkələnin yapışqanlı barmaqlarının həm quru, həm də öz-özünü təmizləyən yeni bir sintetik yapışdırıcının inkişaf etdirilməsinə kömək edəcəyini düşünürlər. 

- Gekolar ayaqlarıyla sürtünmə qüvvəsindən 600 qat daha böyük bir yapışqan gücünə malikdirlər. Belə bir yapışma texnikasına sahib gekoya oxşar ayaqlarla düzəldilən robotlar divarlarda gəzərək yanan binada qalanların xilas edilməsi üçün istifadə edilə bilər. Daha kiçik vasitələrin istifadə edildiyi tibdə və kompüter mühəndisliyində isə quru yapışqan olaraq böyük faydaları ola bilər.

- Qıçlarıyla bir səthə toxunub avtomatik olaraq reaksiya verən yaylar kimi hərəkət edirlər. Bu da beyni olmayan robotlar üçün olduqca yaxşı metoddur. Gekonun ayaqları dəfələrlə istifadədə pozulmaz; öz-özünü təmizləyir və vakuum mühitlərdə və su altında da çalışır.

- Nano-əməliyyatlar əsnasında sürüşkən orqanların sürüşməsinin qarşısını ala bilər.

- Maşın təkərlərinin yolu daha yaxşı tutuşu təmin edilə bilər.

- Gəmilərin, körpülərin çatlarının təmir edilməsində, peyklər üçün nizamlı baxımın təmin edilməsində istifadə edilə bilər.

- Geko ilə düzəldilən robotların yerləri, şüşələri, tavanları, dik döşəmələri təmizləməsi mümkün ola bilər. Həmçinin, yalnız dik səthlərə dırmaşmaq deyil, qarşılaşılan maneələrdən də təsirlənməyəcəkdir. 


<< Geri