ابداع زبان رباتیک برای چشیدن مواد شیمیایی خطرناک
ايسنا/ محققان شرکت آي.بي.ام در حاليکه به دنبال ساخت يک ربات براي تشخيص آب معدني بودند، به رباتي دست يافتند که ميتواند براي چشيدن مواد شيميايي خطرناک استفاده شود. سرعت پيشرفت فني در سيستمهاي رايانهاي ديداري طي چند سال گذشته حيرت انگيز بوده است. چشمان ماشينها به سرعت در حال پيشرفت است، تا حدي که از چشمان انسان پيش گرفته است و اکنون ميتواند تا 1000 فريم بر ثانيه را ببيند. چشمان ماشينها اکنون توانايي ديدن و تشخيص چيزها را بدون کمک انسان دارند. اين چشمهاي الکترونيکي را ميتوان روي هر رباتي تعبيه کرد. همچنين قدرت لامسه و شنيداري رباتها از اين پيشرفت عقب نمانده است. اما حالا محققان شرکت آيبيام(IBM) روي حس چشايي رباتها کار کردهاند. تحقيقات آنها به يک مفهوم جديد منتهي شد که ميتواند دانشمندان را در زمينه دسترسي به چشايي ديجيتال کمک کند و ميتواند مواد شيميايي خطرناک موجود در آب و ديگر محلولها را تشخيص دهد. اين ربات که "هايپر تيست"(Hypertaste) ناميده شده به محققان اجازه ميدهد مواد شيميايي پيچيده را در ترکيبات مختلف و بدون نياز به تجهيزات پيچيده آزمايشگاهي تجزيه و تحليل کنند. حسگرهاي الکتروشيميايي موجود با اينکه سبک و قابل حمل هستند، اما فقط براي تشخيص يک نوع ماده شيميايي توانايي دارند يا بسيار بزرگ و گران هستند و ميتوانند مجموعهاي گسترده از ترکيبات مولکولي را تشخيص دهند. "هايپر تيست" شکاف ميان اين دو را پر کرده است و با اندازهاي قابل حمل و نسبتا سبک ميتواند مواد شيميايي بسياري را در محلولها شناسايي کند. اولين حسگرهاي الکتروشيميايي که "زبان ديجيتالي" يا "زبان رباتيک" نيز ناميده ميشوند در دهه 1950 براي تشخيص گاز، به ويژه تشخيص سطح اکسيژن ساخته شدند. در دهه 1980 و ظهور تراشه سيليکون، اين سيستمها کوچک شدند و براي استفاده در تشخيص ترکيبات مايع مورد استفاده قرار گرفتند که نظارت بر سطح قند خون يکي از اين موارد بود. طراحي آنها نسبتا ساده است و داراي يک عنصر شناختي که معمولا يک پليمر مولکولي(MIP) و يک ماده مصنوعي که قادر به اتصال مولکول دلخواه يا ساختار مشابه با آن است، هستند. اساسا آنها از گيرنده بيولوژيکي سلولها، آنتيباديها و آنزيمها تقليد ميکنند. هنگامي که يک مولکول به يکي از آنها متصل ميشود، يک سيگنال الکتريکي قابل اندازهگيري توليد ميکند. سپس اين سيگنال به يک سيستم تجزيه و تحليل منتقل ميشود تا با تغييرات در مقدار برق تفسير و شناسايي شود. حسگرهاي الکتروشيميايي ميتوانند تغييرات در پتانسيل غشاء سلول و همچنين تغيير آن در انتقال، مقاومت، ولتاژ يا آمپراژ را احساس کنند. در حالي که بسياري از حسگرهاي الکتروشيميايي دستي براي شناسايي تنها يک مولکول پيکربندي شدهاند، "هايپر تيست" رويکردي متفاوت دارد و مثل زبان انسان بر احساس ترکيبي تکيه دارد. دکتر "پاتريک روچ" عضو هيئت تحقيقاتي در بخش علم و فناوري تحقيقات آيبيام گفت: اين روش، "هايپر تيست" را قادر ميسازد انواع مختلف مايعات را بدون نياز به سخت افزار مخصوص شناسايي کند. اين زبان رباتيک براي انجام اين کار از حسگرهاي الکتروشيميايي ساخته شده از الکترودهاي جفتي استفاده ميکند. هر جفت با توجه به ولتاژي که از آنها عبور ميکند، به ترکيبي از مولکولها واکنش ميدهد. سيگنال کلي ولتاژ ايجاد شده توسط مجموعهاي از الکترودهاي جفتي ميتواند "اثر انگشت" مايع را شناسايي کند. "روچ" افزود: ما مجموعهاي از اين حسگرها را در اختيار داريم. هر يک از اين حسگرها به خودي خود خيلي ارزشمند نيستند، زيرا همزمان به مولکولهاي بسياري واکنش نشان ميدهند. بنابراين يک حسگر به خودي خود و بدون همکاري با ديگر حسگرها بيفايده است، اما واکنش ترکيبي از همه حسگرها چيزي شبيه به يک "اثر انگشت مايع" توليد ميکند. سپس اثر انگشت مايع از حسگر به يک دستگاه تلفن همراه منتقل ميشود. تلفن همراه، اطلاعات را به يک سرور ابري ميفرستد که در آن يک شبکه عصبي آن را با يک پايگاه داده از مايعات شناخته شده مقايسه ميکند. سپس نزديکترين ترکيب پيدا شده روي نمايشگر تلفن همراه نمايش داده ميشود. نمونه فعلي آيبيام اين کار در کمتر از يک دقيقه انجام ميدهد و نتيجه را با قاطعيت 90 درصدي اعلام ميکند. هدف اوليه اين تيم تحقيقاتي، آموزش حسگرها براي تحليل چهار نوع آب معدني در بطري بود تا مدت فرآيندي که نصف روز طول ميکشد را کاهش دهند. اما وقتي اين حسگرها توسط فناوري يادگيري ماشيني آموزش داده شدند، در کمال تعجب ديده شد که قادر به تشخيص انواع مواد شيميايي شدهاند. اين در حالي است که ديگر حسگرهاي الکتروشيميايي نياز به تغيير فيزيکي براي تشخيص مواد جديد دارند، اما "هايپر تيست" فقط به يک بهروز رساني نرم افزاري نياز دارد. حسگرهاي "هايپر تيست" همچنين ميتوانند در هماهنگي با يکديگر، اطلاعات را در مورد مايعات جديدي که با آن مواجه هستند به اشتراک بگذارند. اين ويژگي همراه با قابليت اشتراک ابري، نياز به اتصال به شبکه اينترنت دارد، اما تجزيه و تحليل يک مايع را ميتوان بدون اتصال به اينترنت و فقط با يک برنامه تلفن همراه انجام داد. "هايپر تيست" تنها زبان الکترونيکي نيست که در حال حاضر در حال توسعه است. تاکنون زبان الکترونيکي با نامهاي "آروميکس"(Aromyx)، "ايسنس چيپ"(EssenceChip) به توليد تجاري رسيدهاند. ضمن اينگه چندين توليد کننده مواد غذايي در چين هم رباتهاي تشخيص طعمي ساختهاند که براي آزمايش محصولاتشان از آن استفاده ميکنند. کاربردهاي تجاري متعددي براي حسگرهاي الکتروشيميايي يا همان زبانهاي رباتيک وجود دارد. به عنوان مثال آنها در صنعت غذايي براي تشخيص سلامت و طعم غذاها و در صنعت داروسازي براي شناسايي داروهاي تقلبي کاربرد دارند. از آنها همچنين ميتوان براي تشخيص خلوص آب و سلامت آن استفاده کرد. "هايپر تيست" حتي ميتواند در علوم پزشکي غير از صنعت داروسازي به کار گرفته شود. به عنوان مثال ميتواند سلامت فرد را بر اساس فکتورهاي موجود در ادرار وي ارزيابي کند. متاسفانه يبيام هنوز يک جدول زماني براي عرضه "هايپر تيست" اعلام نکرده است. اين شرکت پيش از عرضه رسمي ابتدا بايد پايگاه داده خود را گسترش دهد تا بتواند دامنه وسيعي از ترکيبات شيميايي قابل شناسايي را ثبت کند.