سمكة "كهربائية" تلهم علماء بابتكار روبوت للإنقاذ البحري

Image caption ابتكر ماكلفر جهاز روبوت يحاكي سمكة السكين في نظام الاستشعار

فتحت أسماك تصدر صدمات كهربائية تعيش في نهر الأمازون بأمريكا الجنوبية المجال أمام أفكار علمية جديدة في عالم ابتكار أجهزة الروبوت.

تصدر أسماك السكين أو أسماك الفراشة التي يطلق عليها "Ghost knifefish" تيارا كهربائيا محدودا عبر الماء بغية استشعار البيئة المحيطة بها، كما تستخدم زعنفة طويلة تساعدها في التحرك في بيئتها.

ويعتقد علماء بجامعة نورث ويسترن الأمريكية أن كلا الصفتين يمكن استغلالهما في ابتكار فئة جديدة من أجهزة الروبوت التي تعمل تحت الماء ذاتيا.

و يعمل العلماء على تطوير الروبوت الجديد ليكون قادرا على السباحة حول حطام السفن الغارقة في الظلام الدامس.

وقال مالكوم ماكلفر، من جامعة نورث ويسترن الأمريكية، خلال الاجتماع السنوي للاتحاد الأمريكي لتطوير العلوم: "ليس لدينا حاليا أجهزة روبوت يمكنها العمل بكفاءة في الظروف الصعبة، كظروف انعدام الرؤية".

وأضاف: "في حالة غرق سفينة ركاب، من الخطورة بمكان إرسال غواصين في مثل هذه المواقف حيث قد تكون المياه معتمة تماما".

ويقول "لكن يمكننا التعلم من الأسماك الكهربائية، إنها لا تستخدم حاسة الإبصار للبحث عن طعامها ليلا في حوض نهر الأمازون. كما تقتضي حركتها عبر التجمعات الكبيرة من الجذور المتراكمة والغابات التي تضربها الفيضانات دقة متناهية. إنها تحقق إنجازا كبيرا بمعايير قدراتنا في عالم أجهزة الروبوت التي تعمل تحت سطح الماء".

مصدر الصورة MACLVER
Image caption تولد سمكة السكين مجالا كهربائيا من خلاياها العصبية

استطاع ماكلفر دراسة أسماك السكين لسنوات وحاول فك اللغز المتعلق بأنظمة الاستشعار والحركة التي تتمتع بها.

هذه الأسماك تولد مجالا كهربائيا من خلاياها العصبية التي تمتد عبر الحبل الشوكي. وعندما تدخل فريستها من الحشرات المائية في هذا المجال الكهربائي تقوم السمكة بعمل تغيير ضئيل على قوة الجهد الكهربي على سطح قشورها.

وقال ماكلفر: "طورت هذه الأسماك نظاما مدهشا. تخيل أن شبكية العين لديك اتسعت بامتداد كامل الجسد، فكيف يكون الوضع؟ هذا هو وضع سمكة السكين نفسها".

إدراك فائق

وأضاف: "إنها (الأسماك) تدرك الأشياء في كل الاتجاهات، إنهم يطلقون نوعا من الإشعاع لكنه عبارة عن مجال كهربائي، وتتمدد خلايا الاستقبال العصبية لديها فوق سطح كل جسدها، الأمر الذي يعني أنها تستطيع إدراك واكتشاف الأشياء القادمة من كل الاتجاهات".

وتحاكي التكنولوجيا التي يعمل عليها ماكلفر في مختبره هذا الأمر، بحيث يتمكن الروبوت في حوض من الماء أن يتفاعل مع ما حوله والتحرك وفقا لذلك.

هذه هي تقنية الدفع الخاصة التي توظفها أسماك السكين ويسعى الباحث في جامعة نورث ويسترن إلى محاكاتها.

مصدر الصورة MACLVER NORTHWESTERN
Image caption باحثو جامعة نورث ويسترن طوروا نموذجين منفصلين من الروبوت ويعملان على دمجهما في جهاز واحد

ترسل الزعنفة الطويلة لأسماك السكين موجات صغيرة على البطن وتتموج باتجاه معين فتتحرك السمكة ناحيتها، وإذا تموجت ناحية الاتجاه الآخر فستغير السمكة اتجاهها إلى ذلك الاتجاه الجديد أيضا. وإذا استخدمنا موجات مضادة تلتقي في الوسط فإن السمكة سوف تتجه بحركتها إلى أعلى.

ويقول ماكلفر: "من كل التجارب التي أجريناها، توصلنا إلى علاقة حسابية تربط بين أشياء مثل مدي تواتر الموجات واتساعها قوة الدفع الناتجة. لذلك يمكننا الآن أن نستخدم ذلك في التكنولوجيا ونجعلها تعمل بكفاءة".

ويجري مختبر جامعة نورث ويسترن حاليا تجارب على نظام مبتكر للاستشعار والحركة على طرازين منفصلين من أجهزة الروبوت، بغية دمجهما معا في جهاز روبوت واحد قادر على العمل.

كما يستمتع ماكلفر بأسماكه بوضعها على نحو يشكل "جوقة موسيقية"، بحيث تنتج كل سمكة مجالا كهربائيا مستمرا، وكل مجموعة من الأسماك تطلق مجالا بترددات مختلفة.

وبتحويل هذه الترددات إلى أصوات فمن الممكن أن تصنع نوعا من موسيقى أسماك السكين. وبذلك استطاع ماكلفر أن يطور فريقا فنيا مشكلا من 12 حوضا من الأسماك.

المزيد حول هذه القصة