Harvard เปิดตัวฝูงหุ่นยนต์หนอน บุกตะลุยได้ทั้งบนบกและในน้ำ ปูทางสู่การสำรวจในพื้นที่ภัยพิบัติ

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อพฤติกรรมที่น่าขนลุกของสิ่งมีชีวิต กลายเป็นแรงบันดาลใจในการสร้างเทคโนโลยีหุ่นยนต์สุดล้ำ? นี่คือสิ่งที่ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกำลังทำ พวกเขาได้เปลี่ยนพฤติกรรมการรวมตัวเป็นก้อนของ "หนอนดำแคลิฟอร์เนีย" ให้กลายเป็นรากฐานของระบบหุ่นยนต์ฝูง (Robotic Swarm) รูปแบบใหม่ ที่อาจพลิกโฉมการสำรวจในพื้นที่อันตรายไปตลอดกาล

ทีมวิจัย นำโดย Justin Werfel จาก Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ได้สร้างหุ่นยนต์คล้ายหนอนที่สามารถพันกัน เคลื่อนที่ และทำงานเป็นหน่วยเดียวกันได้เหมือนกับต้นแบบในธรรมชาติ ผลงานชิ้นนี้โดดเด่นจนคว้ารางวัลบทความยอดเยี่ยมด้านกลไกและการออกแบบจากการประชุมนานาชาติ IEEE Robotics and Automation มาครอง และกำลังเป็นที่จับตาจากทั่วโลก

แรงบันดาลใจจากก้อนหนอนที่ดิ้นขยุกขยิก

เบื้องหลังนวัตกรรมนี้คือหนอนน้ำจืดพันธุ์ Lumbriculus variegatus ซึ่งมีพฤติกรรมตามธรรมชาติในการรวมตัวกันเป็นก้อนกลมที่พันกันอย่างหนาแน่นเพื่อควบคุมอุณหภูมิ ป้องกันตัวจากผู้ล่า และเคลื่อนที่ไปพร้อมกัน "เรามองไปที่ระบบทางชีววิทยา แล้วพูดว่า 'ดูสิว่ามันเจ๋งขนาดไหน'" Justin Werfel หัวหน้าห้องปฏิบัติการ Designing Emergence Laboratory กล่าว

ทีมวิจัยได้จำลองพฤติกรรมนี้ขึ้นมา โดยสร้างหุ่นยนต์ "หนอน" ที่มีความยาวประมาณหนึ่งฟุต สร้างจากพอลิเมอร์สังเคราะห์ที่ยืดหยุ่นได้ ภายในมีช่องอากาศที่เมื่ออัดแรงดันเข้าไปจะทำให้หุ่นยนต์งอตัว และเมื่อหุ่นยนต์หลายๆ ตัวงอตัวเข้าหากัน พวกมันก็จะเกิด "การพันกันทางกายภาพ" (Physical Entanglement) กลายเป็นก้อนหุ่นยนต์ที่จำลองมาจากก้อนหนอนนั่นเอง

เคลื่อนที่รวมกันเป็นหนึ่งเดียว: เมื่อการ 'พันกัน' คือการสื่อสาร

สิ่งที่น่าทึ่งคือ มวลรวมของหุ่นยนต์ที่พันกันนี้สามารถเดินทางไปได้ทั้งบนบกและในน้ำ ทำภารกิจที่หุ่นยนต์ตัวเดียวไม่สามารถทำได้สำเร็จ แต่คำถามที่สำคัญกว่านั้นคือ "การพันกันทางกายภาพเป็นเพียงวิธีการเกาะกลุ่มกัน หรือมันยังเป็นช่องทางสำหรับการสื่อสารและการประสานงานด้วย?" เJustin Werfel ตั้งข้อสังเกต

ทีมวิจัยกำลังศึกษาอย่างจริงจังว่า การพันกันนี้สามารถใช้เป็นรูปแบบหนึ่งของการสื่อสารเชิงกลไก เพื่อสร้าง "พฤติกรรมอุบัติการณ์" (Emergent Behavior) หรือพฤติกรรมที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นเองในกลุ่มได้หรือไม่ เป้าหมายสูงสุดคือการนำพลวัตของกลุ่มสิ่งมีชีวิตมาประยุกต์ใช้กับหุ่นยนต์ที่ใช้งานได้จริง ซึ่งในอนาคตอาจถูกส่งไปสำรวจพื้นที่ภัยพิบัติ เคลื่อนที่ในภูมิประเทศที่ซับซ้อน หรือแม้กระทั่งร่วมกันเคลื่อนย้ายวัตถุขนาดใหญ่

สู่อนาคตแห่งการทำงานอัตโนมัติแบบไร้สาย

ปัจจุบันหุ่นยนต์แต่ละตัวยังต้องรับพลังงานแยกกัน แต่ทีมงานมีแผนที่จะพัฒนาเวอร์ชันที่ไม่ต้องพึ่งพาสายระโยงระยาง (Untethered) โดยอาจใช้เทคโนโลยีไมโครฟลูอิดิกส์ (Microfluidics) ในการควบคุมการทำงาน ซึ่งจะทำให้พวกมันสามารถปฏิบัติการได้อย่างอิสระและอัตโนมัติในสภาพแวดล้อมจริงโดยไม่ต้องมีมนุษย์คอยควบคุม

โครงการนี้เป็นการต่อยอดความสำเร็จจากงานวิจัยก่อนหน้าของฮาร์วาร์ด โดยมี คาริน่า เคเซอร์ เป็นผู้เขียนหลักของบทความ และได้รับการสนับสนุนจากหน่วยงานรัฐบาลกลางอย่างมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) และสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH)

แม้รูปลักษณ์ภายนอกอาจจะดูน่าขนลุกไปบ้าง แต่หุ่นยนต์ที่ได้แรงบันดาลใจจากหนอนเหล่านี้ คือข้อพิสูจน์ว่านวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้จากสิ่งที่ไม่น่าพิสมัยที่สุด และมันอาจกลายเป็นเครื่องมือสำคัญที่จะช่วยมนุษย์ในภารกิจด้านวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และการสำรวจในอนาคตอันใกล้นี้

ที่มา: Interestingengineering