علماء من كوريا الجنوبية يبتكرون روبوت حرباء يتخفى في الوقت الفعلي وفق البيئة المحيطة
فريق من الباحثين في كوريا الجنوبية افتُتن بالحرباء إلى حد أنه صنع روبوتاً بعينين مضحكتين ومشية متمايلة، والأهم من ذلك جلداً يغيّر لونه عند الحاجة.
«إنه يمشي ويغيّر لونه في الوقت نفسه، لذا فهو يشبه إلى حد كبير حرباء حقيقية تعمل»
يضبط الجلد الإلكتروني الاصطناعي درجاته اللونية فوراً وتلقائياً لتتطابق مع ألوان الخلفية التي يزحف عليها الروبوت. وهذا الاختراع، الذي وصفه العلماء بالتفصيل في مقال نشرته مجلة Nature Communications، يُعد من أوائل الأجهزة التي تغيّر الألوان والأنماط تبعاً للبيئة المحيطة. وقد يساعد أيضاً العلماء على ابتكار جيل جديد من ملابس التمويه النشطة للاستخدام العسكري، أو يساعد المصممين على إنشاء أزياء تتوهج بألوان مختلفة بحسب الخلفية القريبة.
إلى جانب الألوان المختلفة، يستطيع الروبوت عرض عدة أنماط مبرمجة مسبقاً على سطحه الخارجي. ولا يعكس الجلد الخلفية القريبة بشكل كامل، لكن حتى الحرابي الحقيقية تغيّر درجاتها اللونية لا لتعكس محيطها، بل لتندمج معه. ولمحاكاة هذه القدرة، منح الباحثون الجلد عدة أنماط للاختيار، يمكن تشغيل كل واحد منها وإيقافه بشكل مستقل. ويعكس مزيج هذه النقاط والخطوط والزخارف النمطية صعوبة معظم الخلفيات بالنسبة إلى روبوت يحاول بطريقة سحرية الاندماج مع محيطه والاختفاء.
«ليس من الضروري أن يتطابق الخلفية بشكل مثالي، فطالما أنها معقدة بما يكفي، يمكننا الحصول على قدر كافٍ من التمويه»
لإنشاء «غطاء» متعدد الألوان للروبوت، صنع الباحثون الجلد باستخدام طبقة رقيقة من حبر البلورات السائلة، يمكنه اتخاذ أي لون حسب ترتيب جزيئاته. وعندما تتجمع هذه الجسيمات في بنى حلزونية أكبر، يمكنها عكس الضوء بلون محدد. ويحدد حجم البنى اللون المعروض. فالتركيب المتكرر الأكبر يعطي درجات مائلة إلى الاحمرار، بينما تظهر الترتيبات الأكثر كثافة باللون الأزرق.
تغيّر البلورات السائلة اتجاهها ولونها تبعاً للحرارة. وضع الباحثون سخانات تحت جلد السحلية الاصطناعية. وتوجد في الجزء السفلي من بطن الروبوت حتى عشرة مستشعرات ملونة ترصد الدرجات اللونية تحت أقدام الجهاز. وتنقل المستشعرات معلومات الألوان مرة أخرى إلى وحدة تحكم الروبوت، التي تشغّل السخانات لتطابق الألوان والعلامات الموجودة على الأرضية بأفضل شكل ممكن. ويتحكم الجهاز المدمج داخل الروبوت في درجة حرارة التسخين للحفاظ على ثبات الألوان.
يستطيع الروبوت الناتج اختيار لون البيئة المحيطة خلال نصف ثانية أثناء تحركه على الأرضية. وأظهر الباحثون أن الروبوت يستطيع الاختباء بفعالية على خلفية الأوراق والزهور، بل ينسخ حتى الخطوط النمرية عبر تفعيل عدة أوضاع للسخان في آن واحد.
البلورات السائلة الحساسة للحرارة ليست جديدة، لكن البساطة التي يستخدمها بها الباحثون لصنع تأثير الحرباء مثيرة للإعجاب. ووفقاً لتشانغي شو، مهندس علوم المواد من جامعة ستانفورد، أظهرت الدراسات السابقة عادةً تقنيات تغيير الألوان فقط في أجهزة صغيرة يتحكم فيها البشر.
وبدلاً من ذلك، زيّنت مجموعة هونغ وكو نموذج الحرباء الخاص بها بالكامل بغطاء يغيّر لونه بنفسه. وقال شو إن الباحثين أنجزوا عملاً جيداً في دمج عدة تقنيات، مثل تحديد الألوان والتحكم في الحرارة، للحصول على أكثر روبوت حرباء واقعية: «هذا أشبه بمستقبل الأجهزة المستقلة التي تغيّر ألوانها».
ووفقاً لستيفن مورين، الكيميائي من جامعة نبراسكا-لينكولن، فإن التنظيم الحراري لطبقة البلورات السائلة له عدة قيود. أولاً، يُعد تسخين الجلد أسهل من تبريده، لذلك لا يستطيع التحول من الأزرق إلى الأحمر بالسرعة نفسها التي يتحول بها من الأحمر إلى الأزرق.
إضافة إلى ذلك، نطاق درجات الحرارة التي يستخدمها الروبوت ضيق إلى حد ما: من 25 درجة مئوية، وهي حرارة الغرفة، إلى نحو 36 درجة، أي حرارة جسم الإنسان. وقد يعتمد لون الجلد على البيئة المحيطة، خصوصاً في الطقس البارد أو تحت أشعة الشمس المباشرة في يوم حار. ويعترف مورين بأن إعادة إنتاج تغيّر اللون في الروبوتات ليست سهلة. فالطبيعة تجعل الأمر يبدو بسيطاً، لكن زمن الاستجابة وعشوائية الأنماط على جلد الحرباء يصعب تكرارهما.
وإدراكاً لكل نقاط الضعف هذه، يعمل فريق الباحثين بالفعل على عدة حلول. فعلى سبيل المثال، قد تؤدي إضافة نظام تبريد إلى توسيع نطاق درجات الحرارة وتسريع ردود فعل الروبوت.
يعتزم العلماء في المستقبل إنشاء كائن روبوتي آخر يغيّر لونه مستوحى من عالم الحيوان، هو الأخطبوط. وسيستعيرون تصميم الجلد الاصطناعي من الحرباء لتحقيق تمويه هذا الكائن البحري. غير أن حركاته أعقد بكثير من حركات الحرباء، وهنا تكمن المشكلة الهندسية.
مثل هونغ وكو، عمل شو ومورين في الماضي أيضاً على مواد تغيّر لونها. وقد استخدموا مناهج مختلفة لمحاكاة ما لا تزال الكائنات الحية تتفوق فيه حتى الآن. ويعتقد شو أن الباحثين في هذا المجال لا يزالون أمامهم الكثير ليتعلموه من فسيولوجيا الكائنات التي تتمويه بنشاط. لكن الطريق سيكون صعباً.
