تطوير مادة جديدة تتفاعل مع المؤثرات الخارجية مثل المخ البشري‎‎

طور باحثون من جامعة بنسلفانيا والقوات الجوية الأمريكية مواد هندسية جديدة يمكنها فهم وإدراك المؤثرات الخارجية، بحيث تتمكن من تغيير تصميمها كرد فعل على التغيرات الطارئة عليها.

وبحسب موقع "تيك تايمز"، يشبه الأمر تماما فكرة تعرض شخص ما لارتطام جزء بيده، فتقوم مستشعرات الإحساس من سطح الجلد بتوجيه إشارات كهربائية للمخ، تحديدا للجزء المختص بالشعور بالألم، ومن ثم يتم إرسال إشارات إلى الجلد، وعندها يشعر الشخص بالألم فيتخذ قرارا بتحريك يده مبتعدا عن مصدر الألم.

وأشار الباحثون إلى أن أولى النماذج التجريبية للمواد الهندسية الجديدة أثبتت قدرتها على الشعور والإحساس والتفاعل مع الضغط الميكانيكي التي تتعرض له المادة، دون الحاجة لأي دوائر كهربائية لتتمكن من تحليل ومعالجة إشارات المعلومات المتعلقة بالتعرض للضغط.

وتتمثل المادة الجديدة في كونها مادة بوليمرية مرنة، قادرة على محاكاة المخ البشري في طريقة عملها، حيث تستقبل عددا من الإشارات المتتابعة من البيانات التي يتم تحليلها ومعالجتها، ومن ثم تنتج عن ذلك إشارات متتابعة من المعلومات التي تتمثل بعد ذلك في صورة ردود فعل.

يذكر أن الدراسة البحثية الجديدة، والتي نشرت في مجلة Nature، قدمت بديلا مبتكرا ومثاليا للدوائر الكهربية المتداخلة، والتي غالبا ما تكون مصنعة من السليكون، وتدخل في تصنيع مختلف الإلكترونيات مثل الروبوتات والسيارات الذكية والهواتف المحمولة.

واكتشف الفريق البحثي أن أي مادة تقريبا متاحة في الوجود، من الممكن استخدامها لبناء المواد الذكية الجديدة، لتقوم بنفس أداء الحواسيب الكمبيوترية.

والمادة الجديدة تعتمد في عملها على دوائر متداخلة قابلة لإعادة التهيئة بحسب التطبيقات المصممة من أجلها، بحيث تقوم بالتقاط المؤثرات الخارجية، وتحولها لبيانات كهربائية، والتي بعد ذلك يمكن استخدامها لتوليد موجات كهربائية تعبر عن رد الفعل على المؤثرات الخارجية.

وأوضح الفريق البحثي أن المادة بإمكانها حل العمليات الحسابية المعقدة باستخدام القوة الميكانيكية أو عبر إرسال إشارات ضوئية محددة عن طريق الكشف عن ترددات الراديو.

وفقًا للورقة البحثية للفريق، فإن المادة تقوم بعملية "تفكير" مماثلة لتلك التي لدى البشر ولها استخدام محتمل لإصلاحات البنية التحتية وحتى المواد الهجينة الحيوية التي يمكنها التعرف على الفيروسات المحمولة جوًا والقضاء عليها.

وأضاف الفريق أن المواد الذكية الجديدة يجب أن تنفذ نفس الحسابات الداخلية المعقدة مثل الدماغ من أجل معالجة المعلومات والتفكير فيها بشكل مشابه، ومن ثم كان على الدراسة البحثية تحويل المعلومات الميكانيكية إلى إشارات رقمية يمكن لشبكة كهربائية أن تنقلها عبر المادة المهندسة.

والهدف الذي يسعى الفريق البحثي لتحقيقه هو تحسين المادة بحيث تفسر المعلومات المرئية بطريقة مشابهة لكيفية "شعورها" بالمعلومات الناتجة عن تعرضها لمؤثرات مادية مثل عمليات الضغط.