Yapay Kaslı İnsana Benzer Robot

Japonlar Kemal Sunal’ın Japon İşi filminde Fatma Girik’in oynadığı robot kadını üretmek için önemli bir adım attılar ve plastik yapay kaslı ilk androidi test ettiler. Yapay kaslar, süper insan gücü kazanmak için tayt gibi giyilen dış iskeletlerin, yani gerçek giyilebilir robotların önünü açacak.

Neden yapay kaslı?

TÜBİTAK Bilim Teknik dergisinin altın yıllarında, yani 1988 yılında çıkan bir sayısında okuduğum ilk plastik yapay kaslı robot haberinden bu yana kendime bu soruyu soruyorum: Neden robotlar yapay kas kullanmalı ve bugüne kadar ne bekledik?

İlk sorunun cevabı kolay, ikincisi ise spekülasyon içeriyor: İnsana benzeyen bir iskeleti olan ve insan kasına benzeyen yapay plastik kaslar kullanan robotlar, Terminator benzeri pistonlu metal robotlardan daha ucuz ve çevik olacak.

Bu robotların fabrikalarda insanların yerini alması ve özellikle de Uzak Doğuda ücretli kölelik ile çocuk köle çalıştırma uygulamasına son vermesi daha kolay.

İlgili yazı: Kalp Nakli İçin Canlı Vatoz Robot

 

Robotlar gelirse işsizlik artmaz mı?

Peki ya işsizlik sorunu, insan işçilerin fabrikalardan çıkarılması ne olacak derseniz sıkıntı yok: Yapay kaslı robot üretmek yerine, Crysis bilgisayar oyununda olduğu gibi giyen insana Superman gücü kazandıran yapay kaslı zırhlı üniformalar da üretebiliriz (nanosuit).

Plastik yapay kaslarıyla vücudumuzu zırh gibi saran bilgisayarlı taytlar, Hyundai giyilebilir robot yazımda anlattığım metalik dış iskeletlerin yerini alabilir.

Böylece insanlara giymeleri için pahalı dış iskeletler vermek yerine Batman v Superman filmindeki gibi yapay kaslı özel bir üniforma veririz ve herkes 100 kiloluk yükleri sakatlanmadan ucuza kaldırabilir. Neden bugüne kadar beklediğimize gelince:

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Router Modem

 

Geç olsun, güç olmasın

Bunun en büyük sebebi teknolojik yetersizlikler. Örneğin, Tokyo’daki Suzumori Endo Lab’de geliştirilen ve yazımıza konu olan plastik yapay kaslı robot^, aslında pnömatik sistem kullanılıyor. Robotta bulunan ve çok lifli sistem olarak adlandırılan yapay kaslar aslında içi boş ince tüplerden oluşuyor.¹

Robotun arkasına takılı bir hava kompresörü yapay kasları oluşturan tüplere hava basıyor. OpenSim yazılımıyla insan gibi yürümeyi öğrenen robot böylece ilk testlerden başarıyla geçiyor. Ancak bir sorun var:

Hava pompalı kas yapmak pratik değil. Bunun için robotun sürekli sırtında kompresör taşıması, ağır ve hantal olması, yavaş yürümesi, nihayetinde hava pompasının elektrik prizine takılı olması lazım.

İlgili yazı: 7 Adımda Yeni Tesla Yol Haritası

 

Canlı robot?

Henüz organik kas klonlamayı ve yapay iskeletleri Terminator filmlerindeki gibi canlı etle kaplamayı öğrenemediğimize göre, ta 1988 yılında okuduğum yapay kas içeriğinin neden bugün hâlâ gerçek olmadığını anlamış bulunuyoruz.

Hem kim canlı robot yapmak ister ki? Canlı robotu da beslemek ve sağlık kontrolünden geçirmek lazım. İnsan gibi dinlenmesi, uyuması, tatil yapması gerekecek, üstüne üstlük Terminator Geniysis’deki Arnold gibi yaşlanacak. Ekonomik değil. Bunu yapacağımıza yaşlanan insanlara genç vücutlar klonlayarak ölümsüzlüğü yakalarız.

İlgili yazı: Atoma Veri Kaydeden Hard Disk

 

Spekülasyon dediğim buydu

Peki, Harvard Üniversitesi’nin içine hava pompalanan plastik tüpler yerine, gerçek insan kası gibi mikroskobik liflerden oluşan süper hafif ve çok az enerji tüketen ekonomik yapay kaslar geliştirdiğini biliyor musunuz?

İnsan iskeleti ve pnömatik yapay kas kullanan Japon işi robot sadece test ürünü; ama Amerikalıların yapay kasları öyle gelişmiş ki bir gün seri üretime geçebilirsek kolunu kaybeden insanlara bile yapay kas takarak hareket kabiliyeti kazanabiliriz.

Asıl Amerikan icadı olan yapay kas, ceket ve pantolon gibi giyilebilen zırhlı dış iskelet kumaşlarının önünü açacak. Şimdi gerçek plastik yapay kas teknolojisine yakından göz atalım.

İlgili yazı: Ahtapot DNA’sı Uzaylı mı?

 

Yumuşak robotlar

Harvard Üniversitesi John A. Paulson Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Fakültesi’nin (SEAS) geliştirdiği yapay kasların sırrı bunların diyaelektrik esnek plastik liflerden oluşması; yani insan kası gibi çalışan bir malzemeden üretilmesi.

Nasıl ki insan kası kalsiyum iyonlarının kas liflerinin içindeki elektrokimyasal akışıyla esneyip kasılıyor ve bize hareket kabiliyeti kazandırıyor, diyaelektrik esnek yapay kaslar da elektrik verilince esneyip kasılmaya başlıyor.

Her ne kadar sinemanın en ünlü korku filmi olsa da bu sistem prensipte yapay insan Frankenstein gibi çalışıyor. Sistemin ölü kurbağaların sinir sistemine elektrik verip kas kasılmalarını başlatmaktan veya filmdeki Frankeinstein’ı elektrikle canlandırmaktan pek bir farkı yok.

İlgili yazı: DNA’nın Tutkalı Kuantum Dolanıklık

 

Enerjiyi süper verimli kullanıyor

Şimdi telefonu açıp Facebook’a girseniz piliniz iki saatte biter. Neyse ki gerçek insanların pili iki saatte bitmiyor. Akıllı telefondan çok daha ağır işler yapıyor ve sürekli çalışıyoruz, ama günde 3 öğün yediğimiz ve uykumuzu aldığımız sürece pilimiz tükenmiyor; çünkü enerjiyi çok verimli kullanıyoruz.

Bunun sebebi insan kaslarının elektrokimyasal enerjiyle çalışması ve Harvard’ın canlı doku gibi yumuşak malzemelerden üretilen diyaelektrik esnek kasları da aynı şekilde çalışıyor.

İlgili yazı: İlk Temas >> Uzaylılar dünyayı ziyaret ederse nasıl anlaşacaksınız?

 

Öyleyse tekrar soralım: Ne bekledik?

Elektrik verilince kasılan esnek yapay kaslardan üretilen robotlar henüz insan vücudu kadar verimli değiller.

Öyle ki bugüne kadar yapay kasların önünde iki engel vardı: 1) Esnek kaslar insan kası gibi şeklini koruyamıyordu ve bu yüzden robotların aniden dizleri boşalıyordu. 2) Sistem çok elektrik tüketip telefon pili gibi ısınıyordu. Harvard araştırmacıları işte bu sorunu çözdüler.

Yeni sistem sadece insan iskeleti gibi doğal bir iç iskelet kullanarak şeklini koruyabiliyor ve robotların dizlerinin çözülmesine yol açarak yere düşmelerini önlüyor. Ayrıca düşük voltajda az pil tüketerek ısınmadan çalışıyor.

İlgili yazı: DNA Katlama Sanatı >> DNA’da gizli yeni veri katmanı keşfedildi: Epigenetik kod

Nasıl çalışıyor?

Yazının başındaki Frankenstein örneğini hatırlayacak olursanız insan kaslarının sinir sistemi ile (yani beyinden gelen komutları ileten bir tür fiber internet ağıyla) çalıştığını göreceksiniz. Harvard’ın yapay kas sistemi de öyle çalışıyor.

Kaslar esnek plastikten üretiliyor. Kasların kasılmasını sağlamak için de liflerin içinden karbon nanotüplerden üretilen elektrotlar geçiyor. Şimdi güneş ışığından elektrik üreten grafen boya yazımda belirttiğim noktaya dikkat edelim:

Tek atom kalınlığındaki grafite (kurşunkalem ucu ham maddesi) grafen diyoruz. Grafenin de ilginç bir özelliği var. Voltaja göre iletken veya yalıtkan olabiliyor. Bu da kasların aç kapa komutuna karşılık geliyor değil mi? Nitekim Harvard yapay kasında karbondan üretilen grafen yerine yine karbondan üretilen nanotüpler kullanıyoruz.

Konuyla ilgili bilimsel makaleyi yazan ekipten Mishu Duduta; diyaelektrik esnek kasların ve içinden geçen karbon nanotüplerin, işte bu nedenle takım elbise gibi giyilebilen robotların ve Uzay Yolu’ndaki Data gibi insana benzeyen yapay kaslı androitlerin önünü açacağını söylüyor.

İlgili yazı: İnsan DNA’sına Yeni Harfler Ekleniyor, Sentetik İnsan Geliyor

 

Esnek kasları nasıl ürettiler?

İnsan sinir sistemine karşılık gelen karbon nanotüpleri Clarke Laboratuarı üretti. Esnek kas liflerini de UCLA.

Ancak, fabrikadan çıkan her yumuşak plastiğin insan kası gibi kasılmasını bekleyemezsiniz. Bunun için kasları önce sıvı plastikten ürettiler. Ardından diş dolgusu gibi morötesi (UV) ışığa tutarak sertleştirdiler ve katılaşırken içinden karbon nanotüpleri geçirdiler.

Buna karşın animasyonlu .gif resmine bakansanız yapay kasların şimdilik saydam film gibi düz ve ince olduğunu göreceksiniz: İki yapay kas filminin içinden karbon nanotüp elektrotlar geçiyor. Bunlar kasları çalıştıran elektriği taşıyor.

İlgili yazı: Uzaya Merdiven Dayadık >> 2035’te yörüngeye roketle değil uzay asansörü ile çıkacağız

 

Geleceğe bakış

Henüz tavuk budu gibi doğal kas üretmemize vakit var; ama 10 yıl içinde yapay kaslı robotlar alanında büyük ilerlemeler kaydedeceğiz.

Gelecekte insan kası gibi hafif ve ince olan ama kırılgan olmayan giyilebilir kumaş iskeletler ve insana benzeyen yapay kaslı robotlar üreteceğiz. Bunlar hastabakıcılardan ağır sanayi işçilerine ve otel kapı görevlisine kadar birçok alanda uygarlığa hizmet verecek.

Peki Terminator gibi şekil değiştiren sıvı metal robotlar ne durumda? Hemen okuyabileceğiniz gibi onlar da gerçek oluyor. Öyleyse size göre plastik kaslı robotlar mı, yoksa sıvı metal robotlar mı daha önce yaygınlaşır? Görüşlerinizi aşağıda belirtin.

¹http://www-robot.mes.titech.ac.jp/
²http://www.seas.harvard.edu/news/2016/07/artificial-muscle-for-soft-robotics-low-voltage-high-hopes