دانشمندان همیشه در تلاشند تا بفهمند که اجداد آنها اولین قدم‌های لرزان خود را از دنیای آبی به سوی زمین خشک چگونه برداشتند. یک تیم منحصربه‌فرد بین‌رشته‌ای از پژوهشگران به رهبری دانشگاه کمبریج، با استفاده از یک رویکرد نوآورانه برای بررسی این معما تلاش کرده‌اند. تحقیقات آنها شامل بررسی فسیل‌ها با کمک ربات‌هاست.
پذیرش نوآوری
بهترین معماها معمولاً دارای سرنخ‌های ناقصی هستند. تحول زندگی از آب به خشکی یکی از این معماهاست. اصلی‌ترین سرنخ‌های ما؟ شواهد فسیلی محدود.
این شواهد کم، محققان را با تصویری ناقص از چگونگی انتقال زندگی از آب به خشکی روبه‌رو کرده است.
“از آنجا که شواهد فسیلی محدود هستند، ما تصویری ناقص از چگونگی انتقال زندگی باستانی به خشکی داریم،” گفت دکتر مایکل ایشیدا، نویسنده ارشد از دپارتمان مهندسی کمبریج.
“پالئونتولوژیست‌ها فسیل‌های باستانی را برای یافتن سرنخ‌هایی درباره ساختار مفاصل لگن و ران بررسی می‌کنند، اما با فسیل‌ها تنها نمی‌توان به همه چیز پی برد. در اینجا ربات‌ها می‌توانند به ما کمک کنند تا شکاف‌ها را پر کنیم، به ویژه هنگامی که در حال بررسی تغییرات عمده در حرکت مهره‌داران هستیم.”
ربات‌ها و فسیل‌ها
محققان چگونه می‌توانند شکاف‌های این معمای ناقص را پر کنند؟ پای ربات‌های الهام‌گرفته از پالئونتولوژی و “ماهی‌های راه‌رونده” به میان می‌آید.
آزمایشگاه رباتیک الهام‌گرفته از طبیعت در کمبریج، به رهبری پروفسور فومیا اییدا، از طبیعت الهام گرفته است.
دانشمندان با استفاده از ترکیبی از موجودات مدرن مانند ماهی‌گلگیر و شواهد فسیلی باستانی، مدل‌های رباتیکی طراحی کرده‌اند تا نظریه‌های مربوط به مکانیسم حرکت اولیه در خشکی را آزمایش کنند.
ربات‌ها شواهد فسیلی را گسترش می‌دهند
چالش اصلی این محققان چیست؟ نبود اطلاعات جامع از شواهد فسیلی.
ایشیدا می‌گوید: “در برخی موارد، ما فقط حدس می‌زنیم که چگونه استخوان‌های خاصی به هم متصل شده یا کار می‌کردند. به همین دلیل، ربات‌ها بسیار مفیدند – آنها به ما کمک می‌کنند تا این حدس‌ها را تأیید کرده و شواهد جدیدی برای تأیید یا رد آنها ارائه دهیم.”
این همان زیبایی استفاده از ربات‌ها در این زمینه است. ربات‌ها به شواهد فسیلی کامل و کاملاً حفظ‌شده نیاز ندارند.
آنها به این حدس‌های علمی کمک کرده و شواهدی ارائه می‌دهند که یا نظریه‌های موجود را تأیید می‌کند یا به چالش می‌کشد.
پتانسیل ربات‌ها در پالئونتولوژی
این ترکیب رباتیک و پالئونتولوژی در محافل علمی نادر است. “فقط چند گروه محدود به این نوع تحقیقات می‌پردازند،” گفت ایشیدا.
ربات‌ها به دیدگاه‌هایی در مورد مکانیک حیوانات منقرض‌شده دسترسی می‌دهند که فسیل‌ها یا گونه‌های مدرن قادر به ارائه آن نیستند. آنها ممکن است کلید کشف رازهای بیومکانیک موجودات منقرض‌شده را در دست داشته باشند.
با ادامه‌ی کار پژوهشگران بر روی ساخت ربات‌های الهام‌گرفته از پالئونتولوژی، آنها انتظار دارند که نتایج خود را در سال آینده به دست آورند.
این تحقیق فقط برای افزایش درک از زیست‌شناسی تکاملی نیست. بلکه محققان امکان همکاری‌های جدید میان مهندسان و پژوهشگران از رشته‌های مختلف را نیز می‌بینند.
فناوری و زیست‌شناسی تکاملی
رویکرد بین‌رشته‌ای که تیم کمبریج به کار گرفته است، هم‌افزایی بین فناوری و زیست‌شناسی تکاملی را نشان می‌دهد. با ترکیب بینش‌های هر دو حوزه، پژوهشگران مسیرهای تکاملی باستانی را با دقت بی‌سابقه‌ای بررسی می‌کنند.
ربات‌ها به عنوان نمایندگانی برای ارگانیسم‌های منقرض‌شده عمل می‌کنند. این به دانشمندان امکان می‌دهد تا به‌طور تجربی فرضیه‌های مربوط به عملکرد اندام‌ها و حرکت‌های زمینی در مهره‌داران اولیه را تأیید کنند.
این تعامل پویا، درک از تکامل را به جلو می‌برد و قابلیت‌های طراحی رباتیک را با مکانیسم‌های سازگار و الهام‌گرفته از طبیعت تقویت می‌کند.
علم مدرن و فراتر از آن
پیامدهای این تحقیق فراتر از جستجوی تاریخی است. با پیشرفت فناوری رباتیک، کاربردهای آن ممکن است به حوزه‌های مختلفی مانند پزشکی و علوم محیط‌زیست گسترش یابد.
توسعه‌ی ربات‌های چابک و کارآمد با ویژگی‌های سازگار از موجودات باستانی، می‌تواند طراحی پروتزها را متحول کند یا به ایجاد ابزارهای نوآورانه برای کاوش در محیط‌های سخت در زمین و سیارات دیگر منجر شود.
با یادگیری از گذشته تکاملی، دانشمندان می‌توانند به چالش‌های امروزی پاسخ دهند و زمینه‌ساز پیشرفت‌های فناورانه‌ای باشند که بر اساس اصول طبیعی هدایت می‌شوند.
ربات‌ها در حال رمزگشایی از شواهد فسیلی
این پژوهش دیدگاهی تازه درباره‌ی چگونگی انتقال حیات باستانی از آب به خشکی ارائه می‌دهد.
پژوهشگران با پر کردن فاصله‌ی میان گذشته و حال با رباتیک، رویکرد منحصربه‌فردی برای مطالعه‌ی تکامل به گام‌های آرام و پیوسته ارائه می‌دهند.
پروفسور اییدا عضو کالج کورپوس کریستی و دکتر ایشیدا پژوهشگر پسا دکتری در کالج گاونویل و کایوس دانشگاه کمبریج هستند.
این مطالعه در مجله‌ی Science Robotics منتشر شده است.
