מאת: יעל הלפמן כהן
רובוטים רבים כבר פותחו בהשראת מנגנוני תנועה של בע"ח אבל לאחרונה מתחילה מגמה חדשה ומסקרנת- פיתוח רובוטים בהשראת מנגנוני תנועה וצמיחה של צמחים (Self-growing robots). צורת ההנעה של צמחים מטפסים המבוססת על צמיחה או הוספת חומר, מאפשרת להם לעבור מכשולים, בורות ומעברים צרים ולהתמודד עם שטח מובנה לא מוכר.
כאשר צמח מטפס מתחיל לטפס על הקיר, לא ידוע מראש היכן ימצאו נקודות האחיזה ומהיכן יגיע האור. המטפס צומח בהתאם למידע שמתקבל מהסביבה. המידע מתקבל מחיישנים החשים גירויים שונים בסביבה, וכתוצאה מכך מתרחשות תגובות שונות למשל פוטוטרופיזם- הצמח משנה את כיוון הגדילה לכיוון מקור אור, או גרביטרופיזם- הצמח משנה את כיוון הגדילה בהתאם לכיוון הגרביטציה. בהתאם לחישת הגירויים מוכתב כיוון הצמיחה (עלווה אל האור, שורשים אל האדמה וכו'). זוהי תכונה חיונית לרובוטים. למשל, כאשר רובוט מגיע לשטחי הריסות לחלץ ניצולים, לא ניתן לדעת מראש מה יהיה תוואי השטח, ולכן היכולת להגיב ולשנות צורה בהתאם לגירויים מהשטח היא חיונית להצלחת החילוץ.
ד"ר יסמין מרוז היא פיסיקאית שהגיעה לגמרי במקרה לחקור צמחים, אבל הפיסיקה והמתמטיקה נשארו כלי המחקר העיקריים שלה. לאחרונה הסתיים פרוייקט GrowBot, פרוייקט בינלאומי הממומן על ידי האיחוד האירופי בו היא שותפה, ובמסגרתו השתתפה בפיתוח רובוט בהשראת צמחים מטפסים.
יסמין מתייחסת לצמח כמו לרובוט ושואלת איך הוא מקבל אינפורמציה מהרבה חיישנים, במרחב ובזמן, ואיך הוא עושה אינטגרציה לכל האינפורמציה שמתבטאת לבסוף בקבלת החלטות בפועל. למשל לאיזה כיוון לצמוח? מתי להתלפף ומתי לנוע לכיוון האור? נראה שצמחים "עסוקים" הרבה יותר ממה שחשבנו בקבלת החלטות. למשל אם האור נמצא ב- 90 מעלות לצמח הוא לא יצמח ישר לכיוון זה כי הוא עלול לקרוס. צמחים יודעים להרגיש את המשקל של עצמם ולהתייחס גם למכניקה ולמערך הכוחות הפועל על החומר.
צמח, בניגוד לבע"ח בוגר, ממשיך לצמוח פיסית ולכן הבקרה מתרחשת תוך כדי צמיחה. המחקר של יסמין כרוך בניסויים ובמידול מתמטי שבסופו של יום יוכל לשמש כמערכת הבקרה של הרובוט הצומח, שהיא מורכבת בהרבה ממערכת בקרה של רובוט שפותח בהשראת בע"ח – שם הגוף נשאר קבוע וידוע מראש.
במחקר התגלה שלצמחים יש זיכרון לגירויים ושתגובה לגירוי נוכחי תלויה בגירוי העבר ומתי התרחש. למשל בצמח החיטה גילו שהוא מגיב לסכום של גירויים בשינוי כיוון הגרביטציה המתרחשים בהפרשים של עד חצי שעה, מגיב להפרש הגירויים כשהם מתרחשים בהפרשים של בין חצי שעה לשעה וחצי, ו״שוכח״ גירוים שהתרחשו לפני יותר משעה וחצי. הסכימה בזמן בעצם מבטאת חישוב של ממוצע בזמן, וחישוב ההפרש מאפשר להשוות בין סיגנלים בזמן – שתי תכונות חישוביות בסיסיות. למה זה טוב? אם יש גרדיאנט אור חלש קשה מאוד לנווט לפי זה (להחליט לאן לצמוח) אבל אם ההחלטה היא על בסיס ממוצע והשוואה של מספר ערכים, ההחלטה מדוייקת יותר ומנטרלת הפרעות.
מחקר זה ודומיו מטפחים הבנה עמוקה של מנגנונים שונים בצמחים בדגש על תכונות מפתח הרלוונטיות לתכנון מערכות רובוטיות. בהמשך יהיה ניתן להטמיע את הידע בתכנון של מערכות רובוטיות. השפה המתמטית בה משתמשת יסמין, מקשרת בין הגירוי לתגובה, ובמובן מסיימת מאפשרת להבין את נבכי הקופסא השחורה שנמצאת מאחורי מסך העלים של הצמח.
באוניברסיטת סטנפורד כבר פותח רובוט גפן robot) Vine), רובוט רך המותאם לניווט בסביבות קשות. בניגוד לרובוטים המסורתיים, הנעים דרך מגע על פני השטח כדי ללכת או לרוץ, רובוט הגפן מסתמך על צמיחה לצורך תנועה. בדומה לגפן וצמחים אחרים, לרובוט יש שורש מקורקע, או "בסיס", והוא יכול לצמוח ללא הרף כשהוא מתרחב כדי להוסיף חומר בקצהו. הרובוט מסוגל לחצות פני שטח מחוספסים או חדים, לטפס אנכית, להוביל נוזלים ולגדול פי 100 מאורכו המקורי ! היישומים פוטנציאליים רבים וכוללים חיפוש והצלה (כגון חיפוש אחר אנשים בבניין שקרס), מבנים הניתנים לפריסה והליכים רפואיים.
יסמין מספרת שכל יציאה החוצה היא השראה עבורה גם למחקר. הטלפון שלה מלא בתמונות של צמחים, ובעצם היא אומרת, צריך רק לשים לב. זה תמיד היה שם.
תמונה באדיבות יסמין מורז, אוניברסיטת תל אביב
קישור לאתר של ד"ר יסמין מרוז באוניברסיטת תל אביב
קישור לפרוייקט GrowBot
ידיעה זאת נכתבה בעקבות ראיון עם יסמין מרוז.