研究者が光で歩くプラスチックを訓練する

フィンランドの研究者は現在、光でコマンドされるプラスチックのピースを開発し、「訓練」しています。これは、合成アクチュエータ（この場合は熱可塑性樹脂）が、コンピュータープログラミングではなく、過去の経験に基づいて新しいアクション（この場合は歩行）を「学習」できる最初の例です。

このプロジェクトのプラスチックは、熱応答性液晶ポリマーネットワークと染料のコーティングで作られています。柔らかいアクチュエータは、エネルギーを機械的運動に変換することができます。アクチュエータは最初、熱にのみ反応することができましたが、光が熱と関連付けられるため、プラスチックは光に反応することができます。アクチュエータはやや柔軟で、人間が人差し指を曲げるように曲げます。アクチュエータに光が投影され、熱されることで、「歩く」ことができ、1 mm/sの速度で移動します。これは、カタツムリと同じ速度です。

アッリ・プリマーギは、タンペレ大学のシニア著者です。

「私たちの研究は、無生物の材料が、非常に単純な意味で『学習』できるかどうかを問うものです」とプリマーギは述べています。 「私の同僚、オッリ・イッカラ教授（アールト大学）は、材料が学習できるか、また材料が学習した場合に何が起こるかという疑問を提起しました。私たちはこの研究に参加し、ある種の新しいトリックを学習できるロボットを作るために協力しました。」

研究チームの他のメンバーには、ポスドク研究員のハオ・ゼン（タンペレ大学）とハン・チャン（アールト大学）がいます。

また、光と熱を関連付ける条件づけプロセスがあり、表面の染料をアクチュエータ全体に拡散させることが含まれます。これにより、アクチュエータは青色になり、全体的な光吸収量と光熱効果が増加します。アクチュエータの温度も上昇し、照射により曲げられます。

プリマーギによると、チームは別の有名な実験からインスピレーションを得ました。

「私たちが行ったこの研究は、パブロフの犬の実験からインスピレーションを得ました」とプリマーギは述べています。

この有名な実験では、犬は食事を見たときに唾液を分泌し、パブロフは犬に食事を与える前にベルを鳴らしました。これを何度か繰り返し、犬は最終的に食事とベルを関連付け、ベルを聞くだけで唾液を分泌するようになりました。

「私たちのシステムについて考えてみると、熱は食事に相当し、光はパブロフの実験におけるベルに相当します。」

「多くの人は、私たちがこのアナロジーをあまりにも遠くまで押しすぎていると言います。ある意味では、それは正しいです。生物システムと比較して、私たちが研究した材料は非常に単純で限界があります。しかし、適切な状況下では、アナロジーは成り立ちます。」

チームは今後、システムの複雑さと制御可能性を高め、生物システムとのアナロジーが成り立つ限界を探る予定です。

「私たちは、無生物の材料を新しい観点から見ることができるような疑問を提起したいと思います。」

システムは歩くこと以外にも多くのことができます。染料のコーティングに応じて、異なる波長の光を「認識」し、反応することができます。したがって、材料は遠隔制御可能な柔らかいマイクロロボットになり、生物医学への応用が非常に有用です。

「そこには面白い側面が多くあります。遠隔制御可能な液晶ネットワークは、小さな人工筋肉のように動作します」とプリマーギは述べています。 「私は、将来的に、生物医学分野や光子工学などの分野で、これらの材料が多くの利点をもたらすことができると考えます。」