ابداع زبان رباتیک برای چشیدن مواد شیمیایی خطرناک - وبلاگ همه خوبا

به گزارش وبلاگ همه خوبا، محققان شرکت آی. بی. ام در حالیکه به دنبال ساخت یک ربات برای تشخیص آب معدنی بودند، به رباتی دست یافتند که می تواند برای چشیدن مواد شیمیایی خطرناک استفاده گردد.

• مجله مفاهیم علمی

به گزارش انگجت، سرعت پیشرفت فنی در سیستم های رایانه ای دیداری طی چند سال گذشته حیرت انگیز بوده است. چشمان ماشین ها به سرعت در حال پیشرفت است، تا حدی که از چشمان انسان پیش گرفته است و اکنون می تواند تا 1000 فریم بر ثانیه را ببیند.

چشمان ماشین ها اکنون توانایی دیدن و تشخیص چیزها را بدون یاری انسان دارند. این چشم های الکترونیکی را می توان روی هر رباتی تعبیه کرد.

همچنین قدرت لامسه و شنیداری ربات ها از این پیشرفت عقب نمانده است. اما حالا محققان شرکت آی بی ام(IBM) روی حس چشایی ربات ها کار نموده اند.

تحقیقات آنها به یک مفهوم جدید منتهی شد که می تواند دانشمندان را در زمینه دسترسی به چشایی دیجیتال یاری کند و می تواند مواد شیمیایی خطرناک موجود در آب و دیگر محلول ها را تشخیص دهد.

این ربات که هایپر تیست(Hypertaste) نامیده شده به محققان اجازه می دهد مواد شیمیایی پیچیده را در ترکیبات مختلف و بدون احتیاج به تجهیزات پیچیده آزمایشگاهی تجزیه و تحلیل نمایند.

حسگرهای الکتروشیمیایی موجود با اینکه سبک و قابل حمل هستند، اما فقط برای تشخیص یک نوع ماده شیمیایی توانایی دارند یا بسیار بزرگ و گران هستند و می توانند مجموعه ای گسترده از ترکیبات مولکولی را تشخیص دهند. هایپر تیست شکاف میان این دو را پر نموده است و با اندازه ای قابل حمل و نسبتا سبک می تواند مواد شیمیایی بسیاری را در محلول ها شناسایی کند.

اولین حسگرهای الکتروشیمیایی که زبان دیجیتالی یا زبان رباتیک نیز نامیده می شوند در دهه 1950 برای تشخیص گاز، به ویژه تشخیص سطح اکسیژن ساخته شدند. در دهه 1980 و ظهور تراشه سیلیکون، این سیستم ها کوچک شدند و برای استفاده در تشخیص ترکیبات مایع مورد استفاده قرار گرفتند که نظارت بر سطح قند خون یکی از این موارد بود.

طراحی آنها نسبتا ساده است و دارای یک عنصر شناختی که معمولا یک پلیمر مولکولی(MIP) و یک ماده مصنوعی که قادر به اتصال مولکول دلخواه یا ساختار مشابه با آن است، هستند.

اساسا آنها از گیرنده بیولوژیکی سلول ها، آنتی بادی ها و آنزیم ها تقلید می نمایند. هنگامی که یک مولکول به یکی از آنها متصل می گردد، یک سیگنال الکتریکی قابل اندازه گیری فراوری می نماید. سپس این سیگنال به یک سیستم تجزیه و تحلیل منتقل می گردد تا با تغییرات در مقدار برق تفسیر و شناسایی گردد.

حسگرهای الکتروشیمیایی می توانند تغییرات در پتانسیل غشاء سلول و همچنین تغییر آن در انتقال، مقاومت، ولتاژ یا آمپراژ را احساس نمایند.

در حالی که بسیاری از حسگرهای الکتروشیمیایی دستی برای شناسایی تنها یک مولکول پیکربندی شده اند، هایپر تیست رویکردی متفاوت دارد و مثل زبان انسان بر احساس ترکیبی تکیه دارد.

دکتر پاتریک روچ عضو هیئت تحقیقاتی در بخش علم و فناوری تحقیقات آی بی ام گفت: این روش، هایپر تیست را قادر می سازد انواع مختلف مایعات را بدون احتیاج به سخت افزار مخصوص شناسایی کند.

این زبان رباتیک برای انجام این کار از حسگرهای الکتروشیمیایی ساخته شده از الکترودهای جفتی استفاده می نماید. هر جفت با توجه به ولتاژی که از آنها عبور می نماید، به ترکیبی از مولکول ها واکنش می دهد. سیگنال کلی ولتاژ ایجاد شده توسط مجموعه ای از الکترودهای جفتی می تواند اثر انگشت مایع را شناسایی کند.

روچ اضافه کرد: ما مجموعه ای از این حسگرها را در اختیار داریم. هر یک از این حسگرها به خودی خود خیلی ارزشمند نیستند، زیرا همزمان به مولکول های بسیاری واکنش نشان می دهند. بنابراین یک حسگر به خودی خود و بدون همکاری با دیگر حسگرها بی فایده است، اما واکنش ترکیبی از همه حسگرها چیزی شبیه به یک اثر انگشت مایع فراوری می نماید.

سپس اثر انگشت مایع از حسگر به یک دستگاه تلفن همراه منتقل می گردد. تلفن همراه، اطلاعات را به یک سرور ابری می فرستد که در آن یک شبکه عصبی آن را با یک پایگاه داده از مایعات شناخته شده مقایسه می نماید. سپس نزدیک ترین ترکیب پیدا شده روی نمایشگر تلفن همراه نمایش داده می گردد.

نمونه فعلی آی بی ام این کار در کمتر از یک دقیقه انجام می دهد و نتیجه را با قاطعیت 90 درصدی اعلام می نماید.

هدف اولیه این تیم تحقیقاتی، آموزش حسگرها برای تحلیل چهار نوع آب معدنی در بطری بود تا مدت فرآیندی که نصف روز طول می کشد را کاهش دهند. اما وقتی این حسگرها توسط فناوری یادگیری ماشینی آموزش داده شدند، در کمال تعجب دیده شد که قادر به تشخیص انواع مواد شیمیایی شده اند.

این در حالی است که دیگر حسگرهای الکتروشیمیایی احتیاج به تغییر فیزیکی برای تشخیص مواد جدید دارند، اما هایپر تیست فقط به یک به روز رسانی نرم افزاری احتیاج دارد.

حسگرهای هایپر تیست همچنین می توانند در هماهنگی با یکدیگر، اطلاعات را در خصوص مایعات جدیدی که با آن روبرو هستند به اشتراک بگذارند. این ویژگی همراه با قابلیت اشتراک ابری، احتیاج به اتصال به شبکه اینترنت دارد، اما تجزیه و تحلیل یک مایع را می توان بدون اتصال به اینترنت و فقط با یک برنامه تلفن همراه انجام داد.

هایپر تیست تنها زبان الکترونیکی نیست که در حال حاضر در حال توسعه است. تاکنون زبان الکترونیکی با نام های آرومیکس(Aromyx)، ایسنس چیپ(EssenceChip) به فراوری تجاری رسیده اند. ضمن اینگه چندین فراوری نماینده مواد غذایی در چین هم ربات های تشخیص طعمی ساخته اند که برای آزمایش محصولاتشان از آن استفاده می نمایند.

کاربردهای تجاری متعددی برای حسگرهای الکتروشیمیایی یا همان زبان های رباتیک وجود دارد. به عنوان مثال آنها در صنعت غذایی برای تشخیص سلامت و طعم غذاها و در صنعت داروسازی برای شناسایی داروهای تقلبی کاربرد دارند.

از آنها همچنین می توان برای تشخیص خلوص آب و سلامت آن استفاده کرد.

هایپر تیست حتی می تواند در علوم پزشکی غیر از صنعت داروسازی به کار گرفته گردد. به عنوان مثال می تواند سلامت فرد را بر اساس فکتورهای موجود در ادرار وی ارزیابی کند.

متاسفانه آی بی ام هنوز یک جدول زمانی برای عرضه هایپر تیست اعلام ننموده است. این شرکت پیش از عرضه رسمی ابتدا باید پایگاه داده خود را گسترش دهد تا بتواند دامنه وسیعی از ترکیبات شیمیایی قابل شناسایی را ثبت کند. ایسنا