Článek
Badatelé z Katedry strojního inženýrství na Carnegie Mellon University (CMU) v USA ve spolupráci s paleontology ze Španělska i Polska vytvořili měkkou robotickou kopii mořského organismu, který existoval skoro před 450 miliony let.
Věří se, že takzvaný pleurocystitid byl jedním z prvních ostnokožců, tedy živočichů jako sumýši, ježovky a hvězdice, schopným se pohybovat pomocí svalstva ve svém rameni.
Svou inovativní prací a vynálezem nejenže vědci oživili prehistorický organismus, rovněž ale založili úplně nový studijní obor - paleobionics neboli paleobioniku. Ta kombinuje obor softrobotics, čili měkkou robotiku spojující ohebnou elektroniku a měkké materiály, a zaměřuje se na jejich využití a paleontologii zkoumající vyhynulé organismy a to, jaké biomechanické faktory poháněly evoluci.
„Měkká robotika je další z přístupů, jak udávat nový směr vědě a s pomocí měkkých materiálů konstruovat flexibilní robotické končetiny i orgány. Mnoho fundamentálních principů biologie a přírody lze plně vysvětlit jen tehdy, když se v časové ose evoluce podíváme zpět na to, jak se vyvíjeli živočichové,“ uvádí Carmel Majidi, hlavní autor vynálezu a práce a profesor strojního inženýrství na CMU.
„My stavíme robotické repliky proto, abychom studovali, jak se měnil pohyb,“ dodává.
Proč a jak vědci robotickou fosilii vyrobili?
Ve světě, ve kterém lidská historie reprezentuje pouze 0,007 procenta stáří Země, je naše chápání evoluce a moderních strojových a mechanických systémů ovlivněno pouze zlomkem tvorů, ačkoli rozmanitých, kteří planetu obývali.
Američtí, španělští a polští vědci se proto obrátili k snímkům a záznamům o fosiliích. Z těch počítačovými simulacemi udělali digitální model, který následně vyrobili z dílů vytištěných na 3D tiskárně a polymerů, aby co nejlépe napodobili ohebnou strukturu ramene, či jinak také stonku. S jeho pomocí se pleurocystitid nejspíš pohyboval na mořském dně, podobně jako ryby plavou díky svému ocasu.
Tento 450 milionů let starý živočich si získal pozornost vědců a paleontologů kvůli své klíčové roli v evoluci ostnokožců. Jejich práce a následná studie odhalily, že máchání nebo kmitání byl pravděpodobně nejefektivnější způsob pohybu, a čím delší končetina, tím větší rychlost, aniž by musel tvor vynaložit větší energii.
„Výzkumníci v robotice inspirované biologií musí hledat a vybírat důležitá rozšíření, která se vyplatí od organismů adaptovat,“ dodává spoluautor Richard Desatnik, který je na Carnegie Mellon University doktorandem.
Co dál?
Inženýři se podle svého vyjádření musí v podstatě rozhodnout pro tu nejvhodnější pohybovou strategii, když chtějí své roboty rozpohybovat. Uvažovat mohou třeba i o tom, zda by například robotická mořská hvězdice potřebovala svých pět končetin, jak tomu je v přírodě, anebo by našli vhodnější cestu.
Schopnost měkké robotiky znovu vytvořit i vyhynulého živočicha pobídla tým vědců k tomu, aby zkusil příště „oživit“ i vůbec první organismy, které se z oceánu dostaly na souš, což je fenomén, který za využití běžného hardwaru dosud studovat nemohli a který by mohl vést k lepšímu pochopení vývoje života na Zemi.
Zprávu o robotovi v pondělí otiskl americký Sborník Národní akademie věd (PNAS). Na jeho vynálezu a studii se podílel i Przemyslaw Gorzelak z Institutu paleobiologie na Polské akademii věd a Samuel Zamora z Geologického a těžebního institutu ve Španělsku.
