Hingga saat ini, ketika para ilmuwan dan insinyur telah mengembangkan robot lunak yang terinspirasi oleh organisme hidup, mereka berfokus pada contoh-contoh kehidupan di zaman modern. Misalnya, kami sebelumnya melaporkan penerapan robot lunak yang meniru cumi-cumi, belalang, dan cheetah. Namun, untuk pertama kalinya, tim peneliti kini menggabungkan prinsip robotika lunak dan paleontologi untuk membangun versi robot lunak dari pleurocystitid, makhluk laut purba yang ada 450 juta tahun lalu.

Pleurocystids berkerabat dengan echinodermata modern seperti bintang laut dan bintang rapuh. Organisme memegang peranan penting dalam evolusi karena diyakini demikian Echinodermata pertama Dia mampu bergerak: dia menggunakan belalainya yang berotot untuk bergerak di dasar laut. Namun, karena kurangnya bukti fosil, para ilmuwan… Tidak mengerti dengan jelas Bagaimana organisme menggunakan belalainya untuk bergerak di bawah air? “Meskipun kebiasaan hidup dan posturnya cukup dipahami dengan baik, mekanisme yang mengontrol pergerakan belalainya masih sangat kontroversial,” kata penulis penelitian yang diterbitkan sebelumnya yang berfokus pada belalai echinodermata. catatan.

Replika robot lunak yang baru dikembangkan (juga disebut “belah ketupat”) dari echinodermata telah memungkinkan para peneliti untuk menguraikan pergerakan organisme dan berbagai misteri lain yang terkait dengan evolusi echinodermata. Dalam studinya, mereka juga mengklaim bahwa replika tersebut akan menjadi landasan bagi paleontologi, bidang yang relatif baru yang menggunakan robotika lunak dan bukti fosil untuk mengeksplorasi perbedaan biomekanik antara bentuk kehidupan.

Buat replika robot lunak

Ada banyak alasan mengapa para ilmuwan tidak mencoba membuat versi robot lunak dari sesuatu yang sudah punah dan setua radang selaput dada. Sulit untuk memahami bagaimana suatu organisme bergerak karena tidak ada organisme yang ada di zaman modern. Selain itu, bukti fosil hanya memberikan informasi terbatas tentang bagaimana suatu organisme berpindah. Misalnya, meskipun beberapa peneliti berpendapat bahwa bakteri pleurocystis berenang, Yang lain berdebat Mereka menunjukkan gerakan mendayung atau sinusoidal.

Untuk mengatasi tantangan ini, para peneliti bekerja sama dengan ahli paleontologi yang berspesialisasi dalam echinodermata. Mereka mengumpulkan gambar fosil, CT scan, dan semua bukti lain yang dapat mereka temukan dan kemudian menggunakan data tersebut untuk merancang tubuh dan batang kantung pleura. Mereka kemudian menggunakan cetakan elastomer dan pencetakan 3D untuk membuat berbagai bagian robot berdasarkan desain.

Ketika mereka mencoba membuat robot bergerak menggunakan batang tubuh (seperti anggota tubuh sungguhan), mereka menghadapi tantangan lain. “Aktuator lunaknya menggunakan kawat nitinol, yaitu paduan memori bentuk (SMA) yang sering terbakar dan meregang secara permanen. Hal ini memerlukan pembuatan beberapa batang (terbuat sekitar 100 batang) dan diganti jika rusak.

Sulit juga untuk meniru tubuh bakteri radang selaput dada yang lembut dan berotot, karena para peneliti tidak dapat menggunakan aktuator konvensional, yang terlalu besar dan kaku. “Sebagai gantinya, kami perlu menggunakan kawat 'otot buatan' khusus yang terdiri dari paduan nikel-titanium yang berkontraksi sebagai respons terhadap rangsangan listrik. Hal ini memungkinkan kami untuk membuat motor mirip batang tubuh,” tambah Carmel Majidi, penulis senior studi tersebut. dan seorang profesor teknik mesin di Universitas Carnegie Mellon.”Ini cocok dengan fleksibilitas batang otot alami.”

Para peneliti kemudian menjalankan beberapa simulasi untuk melihat bagaimana kemungkinan belah ketupat bergerak di bawah air. Mereka menemukan bahwa batang tubuh yang lebih panjang menghasilkan pergerakan yang lebih baik. Menurut penelitian, hal ini konsisten dengan bukti fosil yang menunjukkan evolusi kaki yang lebih panjang di pleura seiring berjalannya waktu.

Setelah mempelajari simulasi, para peneliti menempatkan robot tersebut di akuarium berukuran 42 kali 42 inci dengan permukaan bawah mirip dengan dasar laut. Mereka melakukan beberapa tes, masing-masing berlangsung selama dua menit, untuk memeriksa pergerakan robot. “Kami menunjukkan bahwa gaya berjalan yang lebar dan menyapu bisa menjadi cara yang paling efisien bagi echinodermata ini, dan bahwa peningkatan panjang belalai dapat menghasilkan peningkatan kecepatan yang signifikan dengan biaya energi tambahan yang minimal.” catatan Dalam studi mereka.

Studi tentang hewan yang punah

Membuat salinan persis makhluk purba yang telah punah menggunakan paleontologi terdengar menarik, tapi apa yang bisa dikatakan robot kepada kita yang tidak bisa dilakukan oleh catatan fosil? Ketika kami mengajukan pertanyaan ini kepada Majidi, dia menjelaskan bahwa dengan hanya berfokus pada robot yang terinspirasi oleh spesies yang ada, para ilmuwan mungkin kehilangan peluang besar untuk mempelajari prinsip-prinsip biologis dan evolusi yang mengatur kehidupan banyak bentuk kehidupan lainnya.

Misalnya, menurut sebuah perkiraan, ini mencakup organisme modern Hanya 1 persen Dari semua bentuk kehidupan yang pernah ada di Bumi. “Kita bisa mulai belajar dari 99 persen spesies yang pernah hidup di bumi, bukan hanya 1 persen saja. Banyak sekali makhluk yang berhasil punah selama jutaan tahun karena perubahan lingkungan yang drastis,” kata Majidi. Ars Teknika.

Replika robot lunak dari makhluk-makhluk tersebut memberikan ahli paleontologi alat yang ampuh untuk menciptakan platform pengujian eksperimental untuk menguji hipotesis tentang bagaimana bentuk kehidupan purba ini bergerak dan berevolusi.

Studi saat ini berhasil menunjukkan bahwa robot lunak dapat digunakan untuk “menghidupkan kembali” organisme yang punah dan mempelajari penggerak dan biomekaniknya. “Hal ini belum pernah dilakukan sebelumnya dalam komunitas robot lunak, dan kami berharap ini akan menginspirasi lebih banyak penelitian di bidang ini,” tambah Desatnick.

PNAS, 2023. DOI: 10.1073/pnas.2306580120 (Tentang ID digital)

Rupendra Brahambhatt adalah jurnalis dan sutradara film berpengalaman. Ia meliput berita sains dan budaya, dan selama lima tahun terakhir, ia aktif bekerja sama dengan beberapa kantor berita, majalah, dan merek media paling inovatif yang beroperasi di berbagai belahan dunia.