روبوت، هل تشمه؟

لأول مرة في عالم العلوم، تمكن الروبوت من "الشم" باستخدام جهاز استشعار بيولوجي

بعد تطوير أول روبوت يسمع بأذن بيولوجيةوأعطى الباحثون في جامعة تل أبيب الروبوت حاسة أخرى: حاسة الشم. ويتيح الإنجاز العلمي للروبوت أن يشم باستخدام جهاز استشعار بيولوجي، لاكتشاف ما إذا كانت هناك رائحة في بيئته والاستجابة لإرسال إشارات كهربائية يعرف كيفية قراءتها. نجح الباحثون في ربط مستشعر بيولوجي بنظام إلكتروني وبمساعدته، مع دمج خوارزمية التعلم الآلي، تمكنوا من فصل الروائح بحساسية أعلى 10,000 مرة من الأجهزة الإلكترونية الموجودة. والأمل هو أن يتمكن الروبوت المجهز بهذه الحواس في المستقبل من حماية حياة الإنسان والتعرف على العديد من المخاطر، بدءاً بالمتفجرات والمخدرات، مروراً بالكشف عن الأمراض وانتهاءً بالكوارث الطبيعية. يقول الباحثون: "السماء هي الحد الأقصى".

^{أول روبوت بأنف بيولوجي. فقط في جامعة تل أبيب.}

"نمر عبر مقياس مغناطيسي يكلف ملايين الدولارات ويمكننا معرفة ما إذا كنا نحمل معادن. ولكن عندما تريد التحقق مما إذا كان أحد الركاب يقوم بتهريب المخدرات، عليك إحضار كلب لشمه".

إرسال التكنولوجيا للتعلم من التطور

تم تحقيق الاختراق البيولوجي والتكنولوجي تحت قيادة طالبة الدكتوراه نيتا شيل من مدرسة سيجول لعلم الأعصابد.بن معوز من كلية الهندسة آيفي وألدر فليشمان ومدرسة سيغول لعلم الأعصاب البروفيسور يوسي يوفال والبروفيسور أمير إيلي من مدرسة علم الحيوان ومدرسة ساجول لعلم الأعصاب. ونشرت نتائج البحث في المجلة المرموقة Biosensor and Bioelectronics.

يشرح الدكتور ماعوز والبروفيسور إيلي: "هناك تقنيات لا يمكنها منافسة ملايين السنين من التطور. إحدى المجالات التي نتخلف فيها بشكل خاص عن عالم الحيوان هي مجال إدراك الرائحة. ويمكن العثور على مثال على ذلك في المطارات. عندما نسافر بالطائرة إلى الخارج، نمر عبر مقياس مغناطيسي يكلف ملايين الدولارات ويمكنه معرفة ما إذا كنا نحمل معادن. ولكن عندما تريد التحقق مما إذا كان أحد الركاب يقوم بتهريب المخدرات أم لا، عليك إحضار كلب لشمه. في عالم الحيوان، تتفوق الحشرات في استقبال ومعالجة الإشارات الحسية. فالبعوضة، على سبيل المثال، تعرف كيف تكتشف اختلافاً قدره 0.01% في مستوى ثاني أكسيد الكربون في الهواء. واليوم نحن بعيدون عن إنتاج أجهزة استشعار تقترب في قدراتها من حواس الحشرات".

ويشير الباحثون إلى أن أعضائنا الحسية، بشكل عام، وأعضاء جميع الحيوانات الأخرى، مثل العين والأذن والأنف، تستخدم مستقبلات تحدد الإشارات المختلفة وتفصلها. وفي المرحلة الثانية، يقوم العضو الحسي بترجمة النتائج إلى إشارات كهربائية يقوم الدماغ بفك شفرتها كمعلومات. يتمثل التحدي في أجهزة الاستشعار الحيوية في ربط عضو استشعار مثل الأنف بنظام إلكتروني يعرف كيفية فك تشفير الإشارات الكهربائية الواردة من المستقبلات.

أكثر حساسية للرائحة بـ 10,000 مرة

يوضح البروفيسور يوفال: "لقد قمنا بتوصيل المستشعر البيولوجي وسمحنا له بشم روائح مختلفة بينما قمنا بقياس النشاط الكهربائي الذي تثيره كل رائحة". "لقد سمح لنا النظام بالتعرف على كل رائحة بالفعل على مستوى العضو الحسي الأساسي للحشرة. في الخطوة الثانية استخدمنا التعلم الآلي لإنشاء "مكتبة" من الروائح. في البحث، تمكنا من توصيف 8 روائح، مثل إبرة الراعي والليمون والمرزباني، بطريقة تمكننا من معرفة متى تم تقديم رائحة الليمون ومتى تم تقديم المرزباني. وفي الواقع، بعد انتهاء التجربة، واصلنا وتعرفنا على روائح إضافية ومختلفة وغريبة، مثل أنواع مختلفة من الويسكي الاسكتلندي. وأظهرت المقارنة مع أجهزة القياس القياسية أن حساسية المستشعر البيولوجي في نظامنا أعلى بحوالي 10,000 مرة من الأجهزة المستخدمة اليوم.

"الطبيعة أكثر تقدمًا منا بكثير، لذا يجب عليك استخدامها. المبدأ الذي قدمناه يمكن استخدامه وتطبيقه على الحواس الأخرى مثل الشم والبصر واللمس. على سبيل المثال، تتمتع بعض الحيوانات بقدرات مذهلة على التعرف على المتفجرات والمخدرات، كما أن إنتاج روبوت مزود بمستشعر بيولوجي يمكن أن يساعدنا في إنقاذ حياة البشر والتعرف على المجرمين بطريقة غير ممكنة اليوم. هناك حيوانات تعرف كيف تكتشف الأمراض وأخرى تعرف كيف تشعر بالزلازل. السماء هي الحد"، يختتم الدكتور ماعوز.

ويخطط الباحثون في المستقبل لدمج الروبوت بقدرات الملاحة التي ستسمح له بتحديد مصدر الرائحة ومن ثم نوعها أيضًا.