کشف نحوه عبور موجودات دریایی از فضاهای تنگ و غیر معمول، همواره یکی از رازهای جذاب طبیعت بوده است. اختاپوس‌ها به خاطر توانایی شگفت‌انگیز خود در فشردن بدنشان از میان شکاف‌های کوچک، شهرت خاصی کسب کرده‌اند. تحقیقات تازه، این معما را روشن کرده و نشان می‌دهد که این بی‌مهرگان دریایی، بدن نرم و هشت بازوی خود را به روش‌های خاصی برای عبور از فضاهای باریک ساماندهی می‌کنند. این شیوه‌های منحصر به فرد نه تنها معرفت ما از این موجودات را گسترش می‌دهد، بلکه درس‌های باارزشی برای طراحی ربات‌های نرم ارائه می‌دهد.
مکانیزم فوق‌العاده: اختاپوس‌ها چگونه از سوراخ‌ها عبور می‌کنند؟
در مقایسه با انسان‌ها و حیوانات با اسکلت سخت، اختاپوس‌ها از بدن‌هایی فوق‌العاده انعطاف‌پذیر برخوردارند که بر مبنای «هیدروستات عضلانی» بنا شده‌اند؛ سیستمی از ماهیچه‌ها که بدون نیاز به استخوان، هم حمایت و هم حرکت را فراهم می‌آورد. هشت بازوی ماهر آن‌ها قابلیت خم شدن و کشیدگی دارند و پوشش مرکزی نیز به راحتی قابل تغییر شکل است. حتی سیستم گردش خون این موجودات به‌گونه‌ای طراحی شده است که در حین این تغییر فرم‌ها، همچنان کارایی خود را حفظ کند و رگ‌های اصلی خون دارای سیستم‌های پمپاژ عضلانی هستند که به جریان خون در نواحی مختلف بدن یاری می‌رسانند، حتی در زمانی که بخشی از بدن فشرده می‌شود.
ونچی زین، محقق آزمایشگاه رباتیک نرم در دانشگاه ملی سنگاپور و یکی از نویسندگان این تحقیق که در Journal of Experimental Biology منتشر شده، توضیح می‌دهد: «اختاپوس‌ها قادرند در طبیعت از بین فضاهایی که کوچکتر از بدنشان است، حرکت کنند.» او و تیمش به دنبال الگوی عمومی این رفتار بودند تا بتوانند از آن در ربات‌های آینده بهره ببرند.
در این تحقیق، محققان با فیلمبرداری از سه اختاپوس جوان و معمولی، دریافتند که آن‌ها برای عبور از دهانه‌های قابل تغییر، دو استراتژی اصلی دارند. یک فرآیند سه مرحله‌ای برای دهانه‌های عریض‌تر و یک فرآیند چهار مرحله‌ای برای دهانه‌های تنگ‌تر به کار می‌رود. در شیوه سه مرحله‌ای، اختاپوس ابتدا با یک بازو، دهانه را بررسی کرده، سپس چندین بازوی دیگر را عبور می‌دهد و در پایان با کمک بازوهای وارد شده، بقیه بازوها، سر و پوشش خود را به داخل کشیده و عبور می‌دهد. برای دهانه‌های باریک‌تر، اختاپوس مرحله‌ای اضافی را شامل می‌شود؛ در این حالت ابتدا باقی‌مانده بازوها را می‌کشد و سپس سر و پوشش خود را به‌طور مستقل عبور می‌دهد. در حال حاضر مشخص نیست که باریک‌ترین شکاف ممکن برای عبور اختاپوس‌ها چیست. در گذشته منقار این موجود که تنها قسمت سخت بدنش محسوب می‌شود، به عنوان عامل محدودکننده شناخته شده بود، اما آزمایش‌ها نشان می‌دهد که شاید اندازه نزدیک‌ترین بازوها به بدن این نقش را ایفا کند.
از طبیعت تا فناوری: الهام از اختاپوس‌ها برای ربات‌های آینده
توانایی اختاپوس‌ها در عبور از فضاهای تنگ به آن‌ها نه تنها راه فراری از شکارچیان می‌بخشد، بلکه فرصتی برای رسیدن به طعمه‌هایی فراهم می‌آورد که سایر موجودات دریایی نمی‌توانند به سادگی به آن‌ها دست یابند. مایکل کوبا، زیست‌شناس دانشگاه ناپل فدریکو دوم و یکی از نویسندگان این پژوهش، بیان می‌کند که اختاپوس‌ها از حس لامسه بازوهای خود برای بررسی و شناسایی محیط استفاده می‌کنند. این تفاوت‌ها در استراتژی‌ها می‌تواند بسته به گونه اختاپوس و زیستگاه آن‌ها متغیر باشد؛ اختاپوس‌های معمولی در آب‌های ساحلی و مناطق سنگی که پر از سوراخ هستند، به خوبی از این مهارت بهره‌برداری می‌کنند.
محققان امیدوارند به کمک درک روش‌های مسئله‌حل اختاپوس‌ها، به مهندسان در طراحی ربات‌های انعطاف‌پذیرتر برای حرکت در فضاهای محدود یاری دهند. ربات‌های امروزی در عملیات جستجو و نجات معمولاً طوری طراحی می‌شوند که بلند و باریک باشند تا بتوانند از شکاف‌های کوچک عبور کنند. اما رباتی که الهام‌گرفته از اختاپوس باشد، می‌تواند ابزارهای بیشتری حمل کند و با بازوهای نرم مجهز به حسگرها، ابزارها یا وسایل ارتباطی مختلف طراحی شود.
از سوی دیگر، طراحی چنین رباتی با چالش‌های مهندسی جدی همراه است؛ بازوهای آن باید به اندازه‌ای منعطف باشند که بتوانند فشرده شوند، اما همچنین به اندازه کافی قوی و چابک باشند تا در حین کشیدن بقیه بدن، حالت‌های خمیده، پیچیده و کشیده به خود بگیرند. فعال‌کننده‌های معمولی که برای کنترل این حرکات پیچیده لازم‌اند، معمولاً اجزای سختی را اضافه می‌کند که موجب سختی بیشتر ربات می‌شود. کوبا تأکید می‌کند که این تحقیق نشان‌دهنده این است که همچنان اطلاعات زیادی درباره زندگی روزمره این «باهوش نرم اقیانوس» در دست نیست.
نظرات کاربران