Как паутина научит роботов двигаться не хуже людей

Роботы, как известно, успешно приходят на помощь (а иногда и на смену) человеку, и сегодня уже появились отрасли, которые вообще не могут существовать без роботов: автомобилестроение, сборка микросхем, производство бытовой техники и так далее. Однако нельзя сказать, что "механические помощники" достигли полного совершенства: их конструкция постоянно модернизируется, применяются все новые решения и технологии. Казалось бы: причем здесь паутина?

Фото: портал Москва 24/Лидия Широнина

Одна из проблем, стоящих сейчас перед инженерами – необходимость модернизации двигательных систем. Подавляющее большинство роботов используют для движения своих манипуляторов электродвигатели. А они неудобны по многим причинам: слишком крупные, ограничены в мощности, недостаточно гибкие.

Исследователи мечтают создать механическую систему с максимальной степенью свободы, способную двигаться так же, как живой организм, или даже лучше. Для этого необходимо заменить электродвигатели искусственными мышцами.

Настоящая живая мышца состоит из множества волокон, способных сокращаться и расслабляться – вот этот природный механизм ученые и пытаются внедрить в робототехнику. Совсем недавно выяснилось, что в этом им может помочь... паутина. Паучий шелк, известный как один из самых прочных природных материалов, обладает еще одним необычным свойством, которое может привести к появлению новых видов искусственных мышц или роботизированных приводов. Эластичные волокна, как выяснилось, реагируют на повышение влажности: они сжимаются и скручиваются. Ученые из Массачусетского технологического института предложили использовать паутину в качестве мышц для роботов.

Если заключить эти пучки в водонепроницаемую оболочку и каким-то образом быстро менять в них уровень влажности, мышцы будут сокращаться, сгибая и разгибая суставы машин. Поскольку паучий шелк прочнее кевлара, а сила его сокращения достаточно велика, пучок из десятков тысяч таких волокон сможет развивать огромное усилие. Правда, как именно менять влажность быстро и в необходимых пределах, разработчики пока не придумали.

У нашей редакции, как обычно, возникли собственные мысли по этому поводу. Паутина – материал органический, и люди еще не научились синтезировать ее в лабораториях. А это означает, что для массового производства понадобится множество паучьих ферм – пауков придется искусственно выращивать, как это сейчас происходит, например, с шелкопрядом. Но с шелкопрядом человечество работает уже многие сотни лет, и технология отработана тысячелетиями проб и ошибок. Опыта промышленного выращивания пауков и сбора их паутины у нас нет. Правда, в истории существуют отдельные примеры, когда из паутины делали удивительно тонкую и прочную ткань и даже шили из нее, например, перчатки, но до массового производства еще очень и очень далеко.

Фото: портал Москва 24/Игорь Иванко

Но есть во всей этой истории и еще одна интересная тонкость. Инженеры все чаще обращаются к органическим материалам, обрабатывая их различными способами, чтобы получать новые свойства. Например, наноструктурированная древесина становится прочнее в сотни раз, при этом сохраняя исходный вес и такие качества, как, например, плавучесть. Органические материалы применяют и для микроэлектроники, а кое-кто даже встраивает в экспериментальные чипы живые нейроны. Вполне возможно, что наступит момент, когда ученые смогут собрать робота полностью из органики: центральный процессор из нейронов, мышцы из паутины, скелет из наноструктурированной древесины и так далее. То есть, мы получим органическую машину. А если принять во внимание успехи разработчиков искусственного интеллекта, то, возможно, эта машина сможет самостоятельно принимать решения, находить способы взаимодействия с окружающей средой и даже ставить перед собой цели и задачи.

И здесь возникает вопрос: чем или кем считать этот продукт – механизмом или организмом? Машина ли это будет, или уже живое существо?

Впрочем, до того момента, когда человечеству придется решать эту далеко не самую простую задачу, пройдет еще очень много времени. Хочется надеяться, что к тому моменту мы что-нибудь придумаем – возможно, найдем способ безболезненно принять такие устройства в общество, или же вообще откажемся их конструировать, или найдем какой-нибудь другой выход.

Между прочим, роботы, собранные из органики, приобретут одно важное достоинство: при утилизации они будут разлагаться, не оказывая негативного влияния на экологию. То есть, хотя бы в этом смысле будущие роботы окажутся безопасными для природы и человечества.