Umělá kůže, jež se sama zahojí  
Androidní roboti se nám začínají podobat i vlastnostmi svého povrchu.

Vzorem pro stavbu umělé kůže byla struktura elastinových a kolagenových vláken lidské kůže, jež zajišťuje pružnost i pevnost. Umělou kůži tvoří síť polyuretanových nanovláken prostoupených iontovou hydrogelovou matricí. Při natažení se stává tužší, odolná vůči trhlinám. Kredit: Wang et al., Nature Communications (2022)
Vzorem pro stavbu umělé kůže byla struktura elastinových a kolagenových vláken lidské kůže, jež zajišťuje pružnost i pevnost. Umělou kůži tvoří síť polyuretanových nanovláken prostoupených iontovou hydrogelovou matricí. Při natažení se stává tužší, odolná vůči trhlinám. Kredit: Wang et al., Nature Communications (2022)

Jestli jsou androidní roboti stále podobnější lidem, pak může být jen otázkou času, že to, co známe jen z některých sci-fi děl, se stane realitou a někdo jednou zcela vážně rozběhne diskuzi například o jejich humanoidních právech. Nemyslitelné? Jak některé nové, a ne vždy tolerantně a demokraticky prosazované „západní hodnoty“ vnímají – nebo by je za svého života vnímali – třeba vaši prarodiče?

 

Nicméně veřejnost vývoj co nejrealističtějších humanoidních robotů sleduje s nadšeným zájmem a výzkumníci i experti v robotice se snaží své výtvory uzpůsobit co nejvíce k obrazu svému. Zdokonalují nejen androidní umělou inteligenci, mimiku a vzhled do detailů, ale snaží se napodobit i fyzikální vlastnosti samotných materiálů. V tomto směru je kůže velikou výzvou. Ta naše je citlivá na různé podněty, pružná, měkká, a přesto poměrně odolná. Vytrvale se obnovuje a při poranění regeneruje.

 

Schéma mechanizmu regenerace polyuretanové sítě změnou vazeb mezi atomy síry a iontové hydrogelové matrice pomocí vlhkosti. Kredit: Wang et al., Nature Communications (2022)
Schéma mechanizmu regenerace polyuretanové sítě změnou vazeb mezi atomy síry a iontové hydrogelové matrice pomocí vlhkosti. Kredit: Wang et al., Nature Communications (2022)

Takovými vlastnostmi se může pochlubit i nová umělá iontová kůže, kterou vyvinuli vědci z Východočínské univerzity v Šanghaji (Donghua university) a Centra pro neutronovou vědu v německém Jülichu (Jülich Centre for Neutron Science – JCNS) a popsali v odborném článku zveřejněném v časopisu Nature Communications. Iontově vodivý povrchový materiál tvoří samo se regenerující elastická nanosíť – struktura z různě propletených nanovláken.

 

Umělá hybridní iontová kůže v optickém mikroskopu. Navzájem propletená polyuretanová nanovlákna v iontové matrici. Kredit: Wang et al., Nature Communications (2022) CCA 4.0.
Umělá hybridní iontová kůže v optickém mikroskopu. Navzájem propletená polyuretanová nanovlákna v iontové matrici. Kredit: Wang et al., Nature Communications (2022) CCA 4.0.

Tato umělá kůže, na rozdíl od dosavadních variant, podstatně lépe odolává únavě materiálu i při mnohonásobném zatížení a po poškození se sama zacelí. Podobně jako receptory v naši kůži, které při aktivaci vysílají elektrochemické signály přes neurony, i umělá kůže má iontovou vodivost. Do velké míry tak replikuje mechanické a smyslové vlastnosti povrchu lidského těla. Humanoidním robotům by měla umožnit registrovat některé podněty z vnějšího prostředí, například změnu tlaku nebo teploty, podobně jako je přes kůži cítíme i my.

 

Schopnost umělé kůže napodobňovat vlastnosti té naší vychází z podobné nanovlákenné struktury svého přírodního vzoru – tuhého lešení z kolagenových fibril v pružné a měkké elastinové matrici. Umělou strukturu výzkumníci vytvořili elektrostatickým zvlákňováním syntetického polyuretanu, který může trhlinu při běžné teplotě zacelit díky vzniku nových vazeb mezi dvěma atomy síry porušených nanovláken. Vodivé iontová matrice vznikla odpařením vodného roztoku kopolymeru poly(akrylamid-ko-akrylová kyselina), kyseliny hyaluronové a chloridu vápenatého. Případné praskliny výsledného, částečně hygroskopického hydrogelu se „samoléčí“ vlhkostí. Ve velmi suchém prostředí se však hydrogel stává příliš tuhým a jeho schopnost samo-opravy se snižuje. Výzkumníci doufají, že se jim i toto omezení podaří překonat.

Za podmínek běžné teploty a vlhkosti mají tedy obě základní složky umělé kůže překvapivé samo-regenerační schopnosti a poškození se prý během krátké doby „zahojí“. Přesto, že je iontová umělá kůže elastická, je díky propletenci polyuretanových nanovláken, který deformační sílu rozptyluje, vysoce odolná vůči únavě materiálu a vzniku prasklin. Když se však vytvoří, omezuje jejich další šíření. Při testech i částečně porušená umělá kůže vydržela až 10 tisíc natahovacích cyklů. Její mez únavy by měla dosáhnout až 2 950 J/m2, což je mnohem více něž má lidský sval (1 000 J/m2).

 

Jules Verne psal své vizionářské romány ve druhé polovině 19. století. Nikdo v této době nemohl předvídat, jak za 100 – 150 let realita předčí i ty nejodvážnější předpoklady. Umíme si dnes představit, kam za stejnou dobu pokročí vývoj humanoidních robotů?

 

Krátké video dokumentující reparační vlastnosti umělé kůžezde.


Literatura: Nature Communications, techxplore.com

 

Video: Nejrealističtější humanoidní roboti (The Most Realistic Humanoid Robots in The World)

Datum: 12.09.2022
Tisk článku

Související články:

Terminátorovy čočky displejem budoucnosti?     Autor: Stanislav Mihulka (22.11.2009)
Smer Mesiac: Namiesto človeka humanoidný robot?     Autor: Dagmar Gregorová (06.02.2010)
Pozoruhodná nekrobotika využívá jako roboty … mrtvoly pavouků     Autor: Stanislav Mihulka (27.07.2022)



Diskuze:

Proč ve všem vidět androidy?

Martin Prokš,2022-09-13 13:42:34

Dobrý den,

Takovýto technicky použitelný materiál by měl jistě velké uplatnění v průmyslu jako ochrana pohyblivých částí ať už průmyslových robotů, nebo i jiných mechanismů. Všelijaké gumové a plátěné ochrany, harmoniky, ... chránící přesná vedení a mechanické klouby před prachem, špínou, nebo naopak bránící úniku maziva. Vemte si třeba jen obyčejné auto s náhonem na přední kola, tam je homokynetický kloub chráněný prachovkou. Když praskne prachovka, prach a písek ten kloub zničí velmi rychle v řádu nízkých jednotek tisíců kilometrů - což je obvykle dříve než si prasklé prachovky majitel všimne v rámci servisních intervalů, nebo výměny obutí zima/léto.

Mít něco co se samo alespoň částečně zaceluje a násobně zvýší životnost bude mnohdy velmi žádané. Tedy pokud to bude technicky použitelné a za rozumné ceny.

Odpovědět


Re: Proč ve všem vidět androidy?

Jirka Naxera,2022-09-14 03:51:50

Otázkou je, jestli v případě těch gumových dílů na autě není odolnost pořád mnohem vyšší, než u té umělé kůže na robotovi, prostě proto, že je nemusíte designovat aby něco napodobovaly.

Cynicky si dovolím poznamenat, že autoři to nejspíše v rámci korektnosti otevřeně nenapsali, ale primární (a rozhodně né malé) komerční užití pro umělou kůži, co nejvíce podobnou lidské je konkrétně jedno - sexboti.

Odpovědět


Re: Re: Proč ve všem vidět androidy?

Jarda Ticháček,2022-09-15 17:31:10

Asi bych si troufl oponovat.
Na Vámi zmíněnou vyšší úroveň robertků by se takový vynález zatím asi moc nehodil. Tam bych asi očekával jiný směr vývoje, a to k materiálům, které by pro uživatele měly, co se týká senzorických vjemů, pokud možno k lidské (pominu-li specialisty na drůbež a domácí čtvernožce), pokud možno co nejblíže k lidské pokožce. Ideálně s různými jejími vlastnostmi na různých částech těla. Mluvíme-li o sexbotech. (Boha, to je taky pojmenování.)
I když si nejsem zcela jist, zda pomůcka k masturbaci musí splňovat nějaká přísná měřítka.
Takže bych byl s takovým soudem spíše opatrný. Ono půjde spíše o jakýsi, do jisté míry samoopravitelný povrch všeho možného, s bonusem zatím ne zcela dokonalého přenosu externích podnětů někam dovnitř. Ale využití u těch Vašich sexbotů mi připadá poněkud mimo. Za prvé to asi nebude úplně levné. V poměru cena a výkon bude asi ještě dlouho na světě spousta oblastí, kde bude levnější k tomuto účelu několik let živit holku (kór v situaci, kdy si tady hrajeme na hrdiny a zabraňujeme dětské práci), nemluvě o tom že že malokteré sexuální pomůcce hrozí takové nebezpečí, že by se musela sama hojit. Leda byste svou sexbotku poslal vařit. Ale tam bych předpokládal, že její software i hardware budou na takové úrovni že že se nepořeže při krájení cibule. Taková neschopnost by ji i z primární funkce spolehlivě vyřadila.

Odpovědět


Re: Re: Re: Proč ve všem vidět androidy?

Jirka Naxera,2022-09-15 21:13:24

Tak tady si dovolím pro změnu oponovat zase já, a to tak, že na základě empirie.
Předně ono to už dávno existuje a koupit se to dá, začíná to někde mezi $10-20k . Linky dávat nebudu, ne že bych je doložit nedokázal, ale nechci to Oslíkovi zavařit u Velkého Bratra, ale když si dáte vyhledat bez mezery real doll, tak se k tomu proklikáte velmi snadno.
Vývoj pochopitelně probíhá, a to zdaleka nejen v té jediné oblasti ;) naopak. Můžete pořídit hlavu, která si umí popovídat, realistický vzhled a kůže jsou dalším směrem vývoje, schopnost pohybu také (tak moc to nesleduji, abych věděl, jestli už některá umí i chodit, tam bych tipoval že ještě maximálně prototypy), dolarů je kolem toho pochopitelně víc než hodně, takže se dá říct, že otázka už dávno nestojí jestli, ale kdy se objeví v masovějším měřítku, a jak bude vypadat implementace. Sexbot, posílající telemetrická data někam do cloudu, je z pohledu data privacy skutečná noční můra.

Mimochodem, když si rozkliknete původní odkaz na onu studii, tak přímo na té stránce kde je ona studie o samohojící kůži se Vám objeví i tento odkaz https://techxplore.com/news/2022-09-erotophilia-sexual-sensation-seeking-good-predictors.html - opravdu to už dávno není nějaka okrajová oblast za hranicí společnosti.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace