ลองนึกภาพแขนหุ่นยนต์สีเขียวเล็กๆ ในตู้ปลา พอเปิดไฟมันค่อยๆ งอตัวลงไปหยิบลูกเหล็ก พอปิดไฟมันก็คลายปล่อยของ ไม่มีมอเตอร์ ไม่มีแบตเตอรี่ ไม่มีสายไฟ สิ่งที่ขับเคลื่อนคือสาหร่ายที่อาศัยอยู่บนผิวแขน นี่คืองานของทีมวิจัยจาก Delft University of Technology หรือ TU Delft ในเนเธอร์แลนด์ ที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications และเพิ่งถูกพูดถึงอีกรอบหลัง WIRED หยิบไปเล่า
แขนยาว 2 เซนติเมตร หนา 1 มิลลิเมตร
Marie-Eve Aubin-Tam หัวหน้าทีมวิจัยอธิบายว่าต้นแบบเป็นแผ่นเจลสีเขียวนิ่มทำจากไฮโดรเจลสองชั้นที่ตอบสนองต่อค่า pH ไม่เท่ากัน ยาวประมาณ 2 เซนติเมตร หนาราว 1 มิลลิเมตร บนผิวมีสาหร่ายเซลล์เดียวชนิด Chlamydomonas reinhardtii เกาะอยู่ และรูปทรงของแขนเปลี่ยนได้ง่ายตามงานที่ต้องการ
สาหร่ายกินแสง แขนก็งอ
กลไกทั้งหมดมาจากการหายใจของสาหร่าย เมื่อโดนแสง สาหร่ายสังเคราะห์แสงโดยดึงคาร์บอนไดออกไซด์ไปสร้างน้ำตาล และใช้ไนโตรเจนสร้างส่วนประกอบของเซลล์ กระบวนการเหล่านี้ทำให้ค่า pH ในเจลสูงขึ้น เจลสองชั้นพองตัวไม่เท่ากันจนแผ่นงอ พอปิดไฟ สาหร่ายเผาผลาญน้ำตาลแล้วปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา ค่า pH ลดลงและแขนงอกลับ
ตัวเลขที่ WIRED รายงานคือชั้นเจลที่ไวต่อ pH มีน้ำหนักราว 37% ของน้ำหนักตั้งต้นในช่วง pH 3 ถึง 7 แต่พองขึ้นเป็น 4 เท่าที่ pH 11 ข้อดีคือการเปลี่ยน pH เกิดเฉพาะจุดรอบตัวแขน ไม่ต้องเปลี่ยนเคมีของน้ำทั้งตู้แบบหุ่นนิ่มที่ตอบสนอง pH รุ่นก่อนๆ
ช้ามาก แต่หยิบของได้จริง
ข้อจำกัดใหญ่คือความเร็ว ปฏิกิริยาเคมีเริ่มภายในราว 20 วินาทีหลังเปิดไฟ และราว 10 วินาทีหลังปิดไฟ แต่กว่าแขนจะงอได้มากต้องใช้เวลาหลายชั่วโมง คลิปที่ทีมปล่อยออกมาจึงเร่งความเร็ว 1,800 ถึง 3,600 เท่า
ทีมสร้างอุปกรณ์ต่อยอดหลายแบบ มีทั้งกริปเปอร์สี่นิ้วที่หุบเมื่อโดนแสงแล้วยกลูกเหล็กกลวงขึ้นมา และปล่อยเมื่อไฟดับ กับตะขอที่เกี่ยวห่วงยางขึ้นแล้ววางลง ของที่หยิบยังเบามาก เบากว่าคลิปหนีบกระดาษอันเล็กเสียอีก
ใช้ทำอะไรได้ในอนาคต
Aubin-Tam บอกว่าทีมไม่ได้เริ่มจากโจทย์การใช้งาน แต่อยากรู้ว่าเมื่อเอาเซลล์มีชีวิตมาผสมกับวัสดุแล้วจะทำอะไรได้บ้าง สาหร่ายเป็นสิ่งมีชีวิตคล้ายพืชที่เลี้ยงตัวเองได้เกือบทั้งหมด ใช้แสงเป็นพลังงาน ระบบแบบนี้จึงมีโอกาสทำงานได้นานโดยแทบไม่ต้องป้อนพลังงานจากภายนอก แนวทางที่ทีมมองไว้มีทั้งมู่ลี่ที่ปรับมุมตามแสงเอง อุปกรณ์การเกษตร ระบบควบคุมของเหลวในชิปแล็บขนาดจิ๋ว และหุ่นยนต์ใต้น้ำที่ต้องจับของอย่างนุ่มนวล
อีกจุดที่ทีมย้ำคือสาหร่ายที่ใช้ไม่ได้ตัดต่อพันธุกรรม จึงไม่มีประเด็นความปลอดภัยทางชีวภาพแบบเทคโนโลยีจุลินทรีย์ตัดแต่งยีน แถมยังดูดคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างทำงานด้วย
งานนี้มาในจังหวะเดียวกับที่วงการหุ่นยนต์นิ่มกำลังหยิบกลไกจากธรรมชาติมาใช้กันหนัก ก่อนหน้านี้ University of Tartu ก็เพิ่งโชว์หุ่นยนต์แมลงเม่าที่ปลูกเซ็นเซอร์ใหม่ด้วยเลือดเทียมเมื่อเจอแสงยูวี ทั้งสองงานใช้แสงเป็นตัวสั่งการเหมือนกัน ต่างกันที่ TU Delft ใช้เซลล์ที่มีชีวิตจริงเป็นแหล่งพลังงาน น่าจับตาว่างานสายนี้จะไปถึงหุ่นที่ทำงานเองได้นานแค่ไหน ตอนนี้ยังเป็นต้นแบบในห้องแล็บ
