वैज्ञानिकों ने रोबोट का चेहरा बनाने के लिए “जीवित मानव त्वचा” का उपयोग किया, इसने मुझे मुस्कुराया और रुलाया।

हाल ही में, जापानी वैज्ञानिकों ने एक ऐसे रोबोट का "चेहरा" बनाया जो मुस्कुरा सकता है, चल सकता है और उस पर झुर्रियाँ पड़ सकती हैं।

कई नेटिज़न्स ने इसे देखने के बाद "टर्मिनेटर" के बारे में सोचा। आखिरकार, तस्वीर में मुस्कुराहट "टर्मिनेटर" में श्वार्ज़नेगर के प्रदर्शन की तरह दिखती है।

यह वास्तव में एक विज्ञान कथा फिल्म से नहीं है, बल्कि जापान में टोक्यो विश्वविद्यालय के प्रोफेसर शोजी टेकुची और मिचियो कवाई की टीम द्वारा जीवित मानव त्वचा कोशिका ऊतक का उपयोग करके बनाया गया एक "रोबोट चेहरा" है।

और इस चेहरे का प्रयोग सबसे पहले लोगों पर किये जाने की सम्भावना है।

रोबोट पर "मानव त्वचा" कैसे लगाएं

एक दशक से अधिक समय से, रोबोटिक्स शोधकर्ता विभिन्न सामग्रियों के साथ प्रयोग कर रहे हैं, ऐसी सामग्री खोजने की उम्मीद में जो पर्याप्त नरम और हल्की होने के साथ-साथ रोबोट की जटिल मशीनरी की रक्षा कर सके, लेकिन प्रगति धीमी रही है।

यद्यपि रोबोट की वर्तमान सिलिकॉन त्वचा कुछ हद तक मानव त्वचा की नकल कर सकती है, विवरण अभी भी पर्याप्त नहीं है, न केवल मशीन के लिए उचित आसंजन प्राप्त करना मुश्किल है, बल्कि एक बार सतह खरोंच हो जाने पर, यह अक्सर यांत्रिक कार्य को प्रभावित करेगी। ऑपरेशन, और यह आसानी से सीधे "अलौकिक घाटी प्रभाव" की ओर ले जा सकता है।

अगर हम एक ऐसा रोबोट देखते हैं जो लोगों को डराता है तो हम लोगों की सेवा करने की बात कैसे कर सकते हैं?

जापानी वैज्ञानिक शोजी टेकुची ने अपने पेपर "जीवित त्वचा से ढके रोबोटिक चेहरे के लिए त्वचा लिगामेंट से प्रेरित छिद्रण-प्रकार के एंकर (जीवित त्वचा से ढके रोबोटिक चेहरे के लिए त्वचा लिगामेंट से प्रेरित छिद्रण-प्रकार के एंकर)" में इस विधि का वर्णन किया है, क्योंकि इससे जो त्वचा उत्पन्न होती है यह मानव त्वचा कोशिकाओं का मिश्रण है, यह दिखने और महसूस करने में काफी हद तक मानव त्वचा के समान है और रोबोट त्वचा निर्धारण की समस्या को काफी हद तक हल करता है।

मनुष्यों में, एक विशाल लिगामेंट नेटवर्क होता है जो त्वचा को अंतर्निहित मांसपेशियों और ऊतकों से जोड़ता है। शोधकर्ताओं ने इस विचार का पालन किया और एक वी-आकार की छिद्रित संरचना तैयार की।

मानव त्वचा की लिगामेंटस संरचना की नकल करके और ठोस सामग्री में विशेष रूप से डिजाइन किए गए वी-आकार के छिद्रों का उपयोग करके, हमने यांत्रिक संरचनात्मक संरचनाओं के साथ कृत्रिम त्वचा को संयोजित करने का एक तरीका खोजा। वी-आकार के छिद्रों का डिज़ाइन मानव त्वचा के स्नायुबंधन की संरचना की नकल करता है, जो त्वचा को बिना फाड़े या छीले रोबोट के यांत्रिक भागों के साथ चलने की अनुमति देता है।

शोधकर्ताओं ने प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से त्वचा के ऊतकों को ठीक करने के लिए इस छिद्रित एंकर की क्षमता का भी परीक्षण और मूल्यांकन किया:

सबसे पहले, जटिल आकृतियों को कवर करने वाली 3डी वस्तुओं पर छिद्रित एंकरों की बहुमुखी प्रतिभा को प्रदर्शित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने त्वचा समकक्षों से ढकी एक 3डी फेशियल डिवाइस बनाई।

एंकर पर तय किया गया एक त्वचीय समकक्ष जेल त्वचीय समाधान डालने और 7 दिनों के लिए ऊष्मायन करके बनाया गया था। मानव चेहरे की संरचना की नकल करने के लिए, उन्होंने रोबोट के चेहरे में कुछ छोटे छेद भी स्थापित किए और उन्हें बड़ी मात्रा में लोचदार सामग्री युक्त जेल से भर दिया।

इसके बाद, कृत्रिम एपिडर्मल केराटिनोसाइट्स को डर्मिस पर टीका लगाया गया और 17 दिनों तक सुसंस्कृत किया गया, अंत में डर्मिस और एपिडर्मिस परतों के साथ एक रोबोट त्वचा बनाई गई।

अध्ययन में कहा गया है कि समान कवरेज प्राप्त करने के लिए कोलेजन इंजेक्शन स्थान की एक समान मोटाई महत्वपूर्ण है और पाया गया कि विभिन्न समोच्च क्षेत्रों में त्वचा के समकक्ष मोटाई में भिन्न होते हैं।

प्रयोगों से यह भी पता चला है कि त्वचा के समकक्षों को सुरक्षित करने के लिए छिद्रित एंकर का उपयोग महत्वपूर्ण है, अन्यथा सिकुड़न बलों के कारण ऊतक अलग हो जाएंगे।

त्वचा की सिकुड़न को रोकने में छिद्रित एंकर के प्रभाव को सत्यापित करने के लिए, शोधकर्ताओं ने विभिन्न व्यास (1 मिमी, 3 मिमी और 5 मिमी) के छिद्रित एंकर के साथ उपकरणों का उत्पादन किया, और डर्मिस समकक्ष बनाने के लिए मानव सामान्य त्वचा फ़ाइब्रोब्लास्ट युक्त कोलेजन जेल को इंजेक्ट किया 7 दिनों की अवधि में त्वचीय समकक्ष का संकुचन देखा गया।

नतीजे बताते हैं कि:

• बिना एंकर वाले नमूने 7 दिनों के भीतर 84.5% सिकुड़ गए, जबकि एंकर वाले नमूने बहुत कम सिकुड़ गए।
• 1 मिमी व्यास वाला एंकर सिकुड़न को 33.6% तक सीमित करता है।
• 3 मिमी व्यास वाला एंकर सिकुड़न को 26.3% तक सीमित कर देता है।
• 5 मिमी पर, सिकुड़न की डिग्री 32.2% बढ़ गई।

ऐसा इसलिए हो सकता है क्योंकि बड़े एंकर अधिक सतह क्षेत्र पर कब्जा कर लेते हैं, जिससे ऊतक केंद्र की ओर अधिक सिकुड़ जाते हैं।

शोधकर्ताओं ने परिमित तत्व विधि (एंकरिंग प्रदर्शन पर एंकर बिंदुओं की संख्या के प्रभाव का मूल्यांकन और विश्लेषण करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन तकनीक का उपयोग करके) के माध्यम से एंकर बिंदुओं की संख्या के प्रभाव का भी मूल्यांकन किया। परिणाम दिखाए गए:

• एंकरों की संख्या जितनी अधिक होगी, त्वचा खींचने वाली ताकतों के प्रति उतनी ही अधिक प्रतिरोधी होगी।
• जब एंकर बोल्ट तनाव बिंदु से बहुत दूर होता है, तो त्वचा एक छोटे से बल के तहत महत्वपूर्ण विस्थापन से गुजरेगी।

अर्थात्, कम एंकर घनत्व वाले क्षेत्र अधिक विरूपण की अनुमति देते हैं लेकिन एक ही एंकर पर केंद्रित भार का कारण बनते हैं। इसके विपरीत, एक उच्च लंगर घनत्व मजबूत आसंजन और कम विरूपण प्रदान कर सकता है।

यह मानव चेहरे की मांसपेशियों की तरह, चेहरे की त्वचा के चयनात्मक सक्रियण के लिए छिद्रित एंकर की संभावित उपयोगिता को प्रदर्शित करता है। दूसरे शब्दों में, त्वचा पर विभिन्न एंकर घनत्व की व्यवस्था त्वचा पर "अभिव्यक्ति" डिजाइन की कुंजी बन जाएगी।

मानव भावनात्मक अभिव्यक्ति में, चेहरे की त्वचा अक्सर नकल की मांसपेशियों के संकुचन के माध्यम से अभिव्यक्ति बनाने के लिए प्रेरित होती है। इस त्वचा पर, शोधकर्ताओं ने त्वचा की मोटाई, एंकर बिंदु घनत्व, एंकर लंबाई और अन्य कारकों को भी नियंत्रित किया ताकि त्वचा को चुनिंदा रूप से विकृत किया जा सके और मानव चेहरे के समान मुस्कान को फिर से बनाया जा सके।

"त्वचा" इतनी महत्वपूर्ण क्यों है?

वास्तव में, प्रोफेसर ताकेउची ने हमेशा मानव जैविक ऊतकों और यांत्रिक सामग्रियों के संयोजन से अधिक मानवरूपी विशेषताओं वाले रोबोट बनाने की वकालत की है। वह सोचता है:

रोबोट को जैविक रूप और अनुभव देने के लिए जीवित त्वचा ही अंतिम समाधान है।

2022 में, उन्होंने और उनकी टीम ने मानव जैसी त्वचीय उंगलियां बनाने के लिए कोलेजन और त्वचीय फ़ाइब्रोब्लास्ट का उपयोग किया।

बनाई गई कृत्रिम "त्वचा" में न केवल अच्छी लोच होती है, बल्कि उंगलियों के हिलने-डुलने से झुर्रियां और खिंचाव भी आ सकता है, जिससे लोगों को वास्तविक उंगलियों के बहुत करीब होने का एहसास होता है।

और त्वचा में कुछ हद तक मरम्मत योग्यता भी होती है। शोधकर्ताओं ने "उंगली" पर एक छोटा सा चीरा लगाया और इसे लपेटने के लिए कोलेजन ड्रेसिंग का इस्तेमाल किया, इसे एक सप्ताह के लिए पेट्री डिश में छोड़ने के बाद, कोलेजन कुछ हद तक त्वचा की मरम्मत कर सकता था।

इस प्रयोग के बाद प्रोफेसर टेकुची ने कहा:

हम यह देखकर दंग रह गए कि त्वचा के ऊतक रोबोट की सतह से कितनी अच्छी तरह मेल खाते हैं।

इस साल जनवरी में, उन्होंने रोबोट के पैर बनाने के लिए मानव मांसपेशियों की नकल करने का भी प्रस्ताव रखा, जिसमें हड्डी के रूप में मशीनरी और त्वचा और मांस के रूप में मानव ऊतक के साथ एक यांत्रिक संरचना वाला बायोहाइब्रिड रोबोट बनाया गया।

हालाँकि आज की कृत्रिम त्वचा अभी भी थोड़ी "डरावनी" लगती है, वास्तव में, रोबोट को इंसानों की तरह अधिक से अधिक बनाना ह्यूमनॉइड रोबोट के महत्वपूर्ण लक्ष्यों में से एक है।

इसका मुख्य कारण यह है कि ह्यूमनॉइड रोबोट उपस्थिति, अभिव्यक्ति और चाल में मनुष्यों की नकल करके अधिक प्राकृतिक और मैत्रीपूर्ण बातचीत अनुभव प्रदान कर सकते हैं। यह समानता मनुष्यों को रोबोट के साथ बातचीत करते समय अधिक सहज महसूस कराती है, जिससे उन्हें स्वीकार करना और उन पर भरोसा करना आसान हो जाता है। ताकेउची शोजी ने कहा:

मानव जैसे चेहरे और भाव मानव-रोबोट संबंधों में संचार और सहानुभूति में सुधार करते हैं, जिससे रोबोट स्वास्थ्य देखभाल, सेवा और साहचर्य में अधिक प्रभावी हो जाते हैं।

उदाहरण के लिए, कई विज्ञान कथा फिल्मों में, यथार्थवादी मानव त्वचा ह्यूमनॉइड रोबोट की मानक विशेषता बन गई है, यहां तक ​​कि "लियाओ झाई" में, सुंदर "चित्रित त्वचा" भूतों के लिए मनुष्यों के करीब आने के लिए एक अनिवार्य विकल्प है।

जाहिर है, मनुष्य स्वाभाविक रूप से समान चेहरे और व्यवहार पैटर्न के साथ भावनात्मक संबंध बनाने की अधिक संभावना रखते हैं, जिससे उन्हें भावनात्मक समर्थन और सहयोग मिलता है। मानवीय भावों, आवाजों और शारीरिक भाषा की नकल करके, ह्यूमनॉइड रोबोट अधिक आसानी से मानव कार्य वातावरण में एकीकृत हो सकते हैं, मनुष्यों के समान उपकरणों और उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं, और यहां तक ​​कि अभिनेताओं, मॉडलों या कला रचनाकारों की भूमिका भी निभा सकते हैं।

सिंगापुर में नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग स्कूल के सहायक प्रोफेसर वांग यिफ़ान ने कहा कि यह त्वचा संयोजन बायोहाइब्रिड रोबोट को महसूस करने की क्षमता देता है:

इससे रोबोटों के लिए इंसानों को समझने और उनके साथ सुरक्षित रूप से बातचीत करने के अवसर पैदा हो सकते हैं।

हालाँकि, प्रयोग सफल रहा, लेकिन इसे रोबोट पर इस्तेमाल करने से पहले अभी भी एक लंबा रास्ता तय करना है: प्रोफेसर टेकुची ने कहा:

सबसे पहले, हमें रोबोट पर लागू होने पर सुसंस्कृत त्वचा की स्थायित्व और दीर्घायु में सुधार करने की आवश्यकता है, विशेष रूप से पोषण और नमी आपूर्ति से संबंधित मुद्दों को संबोधित करते हुए। इसमें त्वचा के भीतर एकीकृत रक्त वाहिकाओं या अन्य छिड़काव प्रणालियों का विकास शामिल हो सकता है। दूसरा, प्राकृतिक मानव त्वचा से मेल खाने के लिए त्वचा की यांत्रिक शक्ति को बढ़ाना महत्वपूर्ण है। इसके लिए सुसंस्कृत त्वचा के भीतर कोलेजन संरचना और एकाग्रता को अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है।

उन्होंने यह भी बताया कि वास्तव में कार्य करने के लिए, कृत्रिम त्वचा को अंततः तापमान और स्पर्श जैसी संवेदी जानकारी पहनने वाले रोबोट तक पहुंचाने में सक्षम होना चाहिए, और यह प्रोफेसर टेकुची का अगला शोध लक्ष्य है:

हमारा लक्ष्य ऐसी त्वचा बनाना है जो धीरे-धीरे रक्त वाहिकाओं, तंत्रिकाओं, पसीने की ग्रंथियों, वसामय ग्रंथियों और बालों के रोम जैसे बुनियादी घटकों का निर्माण करके वास्तविक त्वचा के कार्यों की नकल करती है।

उल्लेखनीय है कि यदि कृत्रिम त्वचा पर शोध सफल होता है, तो इसका उपयोग न केवल रोबोट निर्माण में किया जा सकता है, बल्कि अन्य क्षेत्रों में भी इसकी काफी संभावनाएं हैं, जैसे कि कृत्रिम अंग डिजाइन करना और बनाना, जलने का इलाज करना, कॉस्मेटिक सीक्वेल, चेहरे का पक्षाघात, आदि। मिचियो कवाई एक्सप्रेस:

एआई तकनीक और कई अन्य के विकास के साथ, रोबोट को अधिक भूमिकाएँ निभाने की अनुमति मिलने से, रोबोट की खाल की कार्यात्मक आवश्यकताएँ भी बदल रही हैं।

कुछ प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने पाया कि जब रोबोट की त्वचा लंबे समय तक एक ही आकार बनाए रखती है, तो यह झुर्रियाँ पैदा करने की प्रक्रिया को दोहरा सकती है:

झुर्रियों के गठन को फिर से बनाने वाले त्वचा मॉडल का उपयोग संभावित रूप से सौंदर्य प्रसाधनों और त्वचा देखभाल उत्पादों के परीक्षण में किया जा सकता है जो झुर्रियों के गठन को रोकने, देरी करने या सुधारने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

यह निस्संदेह नए सौंदर्य प्रसाधनों और त्वचा देखभाल उत्पादों के शोध और परीक्षण में एक बड़ी भूमिका निभाएगा।

विशेष रूप से रोबोटों के लिए बनाई गई इस "त्वचा" का उपयोग संभवतः सबसे पहले मनुष्यों पर किया जाएगा।

जाहिर है, इस बात पर अभी भी कुछ विवाद है कि क्या यह तकनीक रोबोट को अधिक मानव जैसा बनने में मदद कर सकती है, लेकिन इसका उपयोग रोबोट के अलावा अन्य क्षेत्रों में भी किया जा सकता है।

क्या यह दूसरी तरह की सफलता नहीं है?

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