Kunstige muskler: Teknisk superstyrke

• Forfatter:
• Forfatter navn

  Quantumrun Foresight
• Maj 6, 2022

Oversigt over indsigt

Fremskridt inden for kunstig muskelteknologi baner vejen for en lang række applikationer, fra mere naturlige proteser til robotter med forbedret fingerfærdighed. Forskere udforsker materialer og energikilder for at skabe fibre, der efterligner menneskelige muskelbevægelser. Efterhånden som denne teknologi fortsætter med at udvikle sig, lover den at bringe transformative ændringer på tværs af forskellige industrier, herunder sundhedspleje, mode og underholdning, samtidig med at den rejser vigtige etiske og regulatoriske overvejelser.

Kontekst for kunstige muskler

Forskere har oplevet en lang historie med mislykkede forsøg på at skabe kunstige muskler. Disse omfatter formhukommelsesmetaller, hydraulik, polymerer og servomotorer. Disse forsøg er dog ikke optimale på grund af deres vægt, fingerfærdighed og maksimale responstider. Levedygtige kunstige muskler kræver en elastisk bevægelsesmekanisme koblet med en biologisk energikilde, såsom glukose og ilt. 

Men i slutningen af ​​2010'erne offentliggjorde forskere undersøgelser om udviklingen af ​​næste generations kunstige muskler. I 2019 replikerede et forskningshold fra Massachusetts Institute of Technology agurkeplantens "oprulnings-og-træk"-system for at lave fibre, der kan trække sig sammen som menneskelige muskler. De opnåede dette ved at binde to polymerer med varierende elasticitet, der dannede spoler, når de blev trukket stramme. Varmere temperaturer tillod bedre vikling, hvilket gav mere trækstyrke. Derudover fungerer fibrene godt under moderate forhold, hvilket gør dem levedygtige til kommerciel produktion. Fibrene kan også belægges med nanotråde for at give en intern energikilde. 

Derudover skabte forskere ved Linköping Universitet kunstige muskler i 2019, der bruger glukose og ilt som en strømkilde og omdanner kemisk energi til elektriske impulser via biologiske elektroder. De elektriske impulser fik så de udviklede kunstige muskler til at trække sig sammen. Med tiden vil videnskabsmænd sandsynligvis bruge kunstige muskler til at forbedre robotter og protetiske lemmer. Mens kunstige muskler kan fås til at være over 600 gange stærkere end menneskelige muskler, fra december 2021, kan modeller miste op til 97 procent af deres energi, når de udfører forskellige handlinger, hvilket gør dem meget ineffektive.   

Forstyrrende påvirkning

Udviklingen af ​​kunstige muskler kunne tilbyde nye behandlinger for degenerative muskelsygdomme, såsom Duchennes muskeldystrofi. Disse syntetiske muskler kan bruges til at skabe terapier, der hjælper med muskelregenerering og forbedrer livskvaliteten for personer, der lider af sådanne tilstande. For personer, der er afhængige af proteser, giver kunstige muskler desuden en mulighed for lettere og mere effektive alternativer, hvilket øger mobiliteten og brugervenligheden. Efterhånden som forskningen skrider frem, er målet at mindske det energitab, der er fremherskende i nuværende designs, ikke kun at gøre disse muskler mere effektive, men også udvide deres anvendelighed på tværs af forskellige industrier.

Når man ser på det industrielle landskab, kunne integrationen af ​​kunstige muskler i arbejdernes udstyr i høj grad afhjælpe de fysiske krav til arbejdsintensive roller. Forestil dig exosuits tilført kunstige muskler, der hjælper arbejdere i tung industri ved at reducere belastningen på deres kroppe, en udvikling, der potentielt kan fremme et sundere arbejdsmiljø og reducere skadesrelaterede nedetider. Parallelt hermed vil robotsektoren vinde betydeligt, hvor fremtidige robotgenerationer muligvis byder på kunstige muskler, hvilket giver dem øget fleksibilitet og mobilitet, som kan være afgørende i opgaver, der kræver en delikat berøring eller navigere i ujævnt terræn.

Denne udvikling kræver dog også, at sportsorganer handler præventivt for at opretholde retfærdighed i konkurrencer, da de muligvis skal indføre regler, der forhindrer atleter i at bruge implanterede kunstige muskler for at opnå en unødig fordel. Regeringer kan også være nødt til at fremme miljøer, der tilskynder til etiske fremskridt og samtidig forhindrer misbrug. Desuden kan uddannelsesinstitutioner gribe dette øjeblik til at integrere viden om denne nye teknologi i læseplaner, og pleje en generation, der er dygtig til at udnytte fordelene og samtidig afbøde de potentielle ulemper. 

Implikationer af kunstige muskler 

Bredere implikationer af kunstige muskler kan omfatte:

• Protetiske designs udvikler sig til at være lettere og mere lydhøre over for brugerstimuli, hvilket resulterer i en stigning i æstetisk tiltalende muligheder for mennesker med handicap, hvilket ikke kun kunne øge mobiliteten, men også øge selvværdet og lette en smidigere integration i forskellige samfundsroller.
• Militærer kanaliserer midler til forskningsprogrammer for at udvikle specialiserede kunstige muskler, hvilket fører til skabelsen af ​​supersoldater udstyret med øget styrke og hastighed, et skridt, der kan eskalere våbenkapløb globalt og rejse etiske dilemmaer omkring forbedring af menneskelige evner gennem kunstige midler.
• Fremkomsten af ​​humanoide robotter udstyret med fleksible organiske eller syntetiske skind og muskler, baner vejen for mere naturlige interaktioner mellem mennesker og robotter, ændrer arbejdsmarkedets dynamik ved at introducere robotter, der er i stand til at udføre opgaver med en menneskelignende fingerfærdighed og følelsesmæssig forståelse.
• Modeindustrien anvender potentielt kunstige muskler i tøjdesign, hvilket fører til beklædningsgenstande, der kan ændre form eller farve baseret på brugerens præferencer eller følelser, hvilket tilbyder en ny dimension af personlig mode, men stiller også spørgsmål om miljøpåvirkningen af ​​at producere sådant højteknologisk tøj .
• Underholdningsindustrien, især film- og spilsektoren, udnytter kunstige muskler til at skabe mere realistisk animatronik og virtuelle karakterer, hvilket fører til fordybende oplevelser, men muligvis eskalerende produktionsomkostninger.
• Udviklingen af ​​redningsrobotter udstyret med kunstige muskler, der forbedrer deres evne til at navigere i vanskeligt terræn og redde liv i katastroferamte områder.
• Potentialet for kunstige muskler til at blive brugt i rumudforskninger, som hjælper astronauter med at udføre opgaver med reduceret fysisk belastning, forlænger varigheden af ​​rummissioner, men kræver også betydelige investeringer i forskning og udvikling.
• Sundhedssektoren ser potentielt en stigning i personaliseret fysioterapi og rehabiliteringsprogrammer, der udnytter kunstige muskler, hvilket fører til mere effektive restitutionsprocesser, men også øger omkostningerne til sundhedsydelser på grund af integrationen af ​​avanceret teknologi.

Spørgsmål at overveje

• Tror du, at regeringer vil eller bør forbyde brugen af ​​kunstige muskler hos raske individer? 
• Ville du være interesseret i kunstige muskler - enten implanterede eller et bærbart vedhæng - for at gøre dig stærkere og hurtigere?