روبات خودمختار با قابلیت تغییر آرایش مولکول ها ساخته شد - وبلاگ خطاطی

به گزارش وبلاگ خطاطی، دانشمندان آلمانی با روش جدیدی توانستند برای نخستین بار در دنیای نانو، آرایش مولکول ها را آن هم به صورت مولکول های مجزا و به کمک هوش مصنوعی و خودمختار تغییر دهند.

به گزارش خبرنگار فناوری وبلاگ خطاطی، مولکول ها عناصر سازنده زندگی روزمره ما هستند. بسکمک از مواد پیرامون از مولکول ها تشکیل شده اند و شبیه به قطعات لگو به هم چسبیده اند تا ساختار آن را درست کنند. اما نکته اینجاست که در دنیای نانو، حرکت دادن یا جدا کردن این قطعات از هم کار بسیار دشواری است. زیرا اتم ها و مولکول ها کاملا متفاوت از اشیای میکروسکوپیک عمل می کنند و هر کدام از آن ها کتابچه راهنما و دستورالعمل خود را دارند.

با این حال، دانشمندان مرکز پژوهش یولیش و برلین در آلمان یک سیستم هوش مصنوعی جدیدی طراحی کرده اند که به طور خودمختار یاد می گیرد چگونه با استفاده از میکروسکوپ تونلی روبشی، تک تک مولکول ها را بگیرد و حرکت بدهد. این تحقیق که در نشریه ساینس ادونسز منتشر شده، نه تنها از حیث موضوع جدید پژوهشی، بلکه از نظر فناوری جدید تولید و چاپ سه بعدی مولکولی حائز اهمیت است.

نمونه سازی سریع، تولید سریع و مقرون به صرفه مدل های اولیه که همه آن را به چاپ سه بعدی می شناسیم، مدت هاست که خود را به عنوان ابزاری مهم در این صنعت معرفی کرده است. حال دانشمندان رشته دستکاری مولکولی، این مفهوم را به مقیاس نانو وارد کرده اند تا بتوانند مولکول ها را به صورت جداگانه و به طور خاص کنار هم قرار دهند و یا همانند قطعات لگو آن ها را از هم جدا کنند. این دانشمندان معتقدند که با وجود حدود هزار و 60 نوع مولکول ممکن، با کمک این روش جدید بی نهایت می توان ماده جدید ساخت.

دانشمندان می گویند: با این وجود یک مشکل وجود دارد و آن این است که اگرچه میکروسکوپ تونل زنی روبشی ابزار مفیدی برای انتقال تک تک مولکول ها و تغییر آرایش آن هاست، برای هدایت نوک میکروسکوپ برای آرایش مولکول ها همیشه یک دستورالعمل ویژه مورد نیاز است.

این دستورالعمل را نه می توان با شهود و درک مستقیم محاسبه کرد و نه قابل استنباط است و درواقع مکانیک موجود در مقیاس نانو بسیار بی ثبات و پیچیده است. جز این، نوک میکروسکوپ اصلا انعطاف پذیر نیست و از یک مخروط بسیار سخت درست شده است. درنتیجه مولکول ها فقط به آرامی به نوک آن می چسبند و فقط می توانند براساس الگو های حرکتی پیچیده در جای مناسب قرار بگیرند.

تا به امروز، چنین حرکت هدفمندی از مولکول ها فقط با دست و از طریق آزمون و خطا امکان پذیر بوده، اما دانشمندان آلمانی با کمک یک سیستم کنترل نرم افزاری خودمختار و خودآموز، برای نخستین بار پیروز به یافتن راهی شده اند تا بتوانند تنوع نحوه آرایش مولکول ها را در مقیاس نانو و در فرآیندی کاملا اتوماتیک تغییر دهند.

فیلم این پدیده را می توانید در زیر مشاهده و دانلود کنید:

این نرم افزار که درواقع یک هوش مصنوعی است وظیفه حذف مولکول های تکی را از یک لایه مولکولی بسته دارد. ابتدا ارتباطی میان نوک میکروسکوپ و مولکول برقرار می شود و سپس هوش مصنوعی با حرکت دادن نوک میکروسکوپ بدون قطع تماس، آن مولکول را از ساختار ماده حذف می کند. در ابتدا این حرکات تصادفی انجام شد، ولی بعد از هر بار انجام هوش مصنوعی از تجربیات جمع آوری شده یاد گرفت و این کار را بهتر از قبل انجام داد.

چالشی که دانشمندان برای این کار پیش رو داشتند این بود که نیروی مورد نیاز برای حرکت دادن مولکول ها هرگز نباید از قدرت پیوندی که نوک میکروسکوپ تونلی روبشی مولکول را جذب می کند، بیشتر شود. زیرا در غیر این صورت پیوند مولکولی شکسته می شود. بنابراین، نوک میکروسکوپ باید الگوی حرکتی خاصی را اجرا کند که قبلا آن را با دانشمندان با دست کشف می کردند.

علاوه براین، اتم های فلزی که نوک میکروسکوپ تونلی روبشی را تشکیل می دهند، ممکن است در نهایت کمی جابه جا شوند و به همین دلیل هر بار مقاومت پیوند مولکولی را تغییر می دهند. اما با این حال، محققان با کمک هوش مصنوعی که هر بار الگوی خاصی را یاد می گرفت، این چالش را پشت سر گذاشتند.

دانشمندان می گویند: این اولین بار است که پیروز به ترکیب هوش مصنوعی و فناوری نانو شده ایم. با این حال اطمینان داریم که کار ما زمینه را برای ساخت روبات های سازنده فوق مولکولی، مانند ترانزیستور های مولکولی، سلول های حافظه یا کیوبیت در رایانش کوانتومی آن هم با سرعت، دقت و اطمینان بیشتری فراهم خواهد آورد.