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[무생물에서 생명을 모방] 델프트 공과대학교의 연구원 팀은 로봇과 같은 무생물 물질의 생명을 모방하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 프로세스를 발견했다. 새로운 공정은 살아있는 세포가 하는 것과 유사한 방식으로 무생물 물질을 제어하기 위해 연료에 의존한다.

https://www.unite.ai/researchers-discover-new-process-for-mimicking-life-in-non-living-materials/

JM Kim | 기사입력 2022/11/21 [00:00]

[무생물에서 생명을 모방] 델프트 공과대학교의 연구원 팀은 로봇과 같은 무생물 물질의 생명을 모방하는 데 도움이 될 수 있는 새로운 프로세스를 발견했다. 새로운 공정은 살아있는 세포가 하는 것과 유사한 방식으로 무생물 물질을 제어하기 위해 연료에 의존한다.

https://www.unite.ai/researchers-discover-new-process-for-mimicking-life-in-non-living-materials/

JM Kim | 입력 : 2022/11/21 [00:00]

연구팀은 반응 사이클이 광범위한 물질에 적용될 수 있다고 말한다. 또한 속도를 제어할 수 있어 이 신흥 분야에서 많은 기회를 얻을 수 있다. 새로운 개발은 또한 소프트 머신이 환경을 감지하고 적절하게 대응하는 미래 소프트 로봇 공학에서 큰 역할을 할 수 있다.

 

살아있는 세포의 화학 반응 모방

 

화학자 Rienk Eelkema와 그의 팀은 세포를 제어하는 ​​데 필요한 연료를 제공하는 살아있는 세포의 화학 반응을 모방하는 작업을 하고 있다. 이러한 반응은 무생물을 동일한 방식으로 유도하지만 제한적이다.

 

Eelkema지금까지 연구자들이 널리 사용하는 반응 유형은 5가지 정도에 불과하다. "이러한 반응에는 두 가지 주요 단점이 있다. 속도를 제어하기 어렵고 특정 분자 세트에서만 작동한다."

 

이 연구의 주저자인 Benjamin Klemm과 함께 이 쌍은 속도를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 유형의 반응을 발견했다. 이 반응은 광범위한 재료에서 작동한다.

 

"반응 사이클의 본질은 화학 연료를 추가하여 충전되지 않은 입자와 충전된 입자 사이를 전환할 수 있다는 것이다." Eelkema는 계속한다. "이것은 동일한 전하가 서로를 밀어내고 서로 다른 전하가 서로를 끌어당기기 때문에 재료를 변경하여 해당 재료의 구조를 수정할 수 있다. 연료의 종류와 양은 반응 속도를 결정하고, 따라서 전하와 그에 따른 주어진 구조가 존재하는 시간을 결정한다.”

 

팀이 한 일 중 하나는 반응 주기를 사용하여 하이드로겔을 충전하는 것이었고, 그 결과 전하가 서로 반발하고 겔이 팽창했다.

 

소프트 로봇 구축에서의 역할

 

연구원들은 화학 반응의 주기가 소프트 로봇을 만드는 데 역할을 할 수 있다고 말한다.

 

"예를 들어 자기장이나 전기장을 통해 외부에서 제어되는 미세 입자와 같은 소프트 로봇은 이미 존재한다. 그러나 궁극적으로 로봇이 스스로 제어할 수 있기를 바란다. 로봇이 어디에 있고 무슨 일이 일어나고 있는지 확인한 다음 그에 따라 대응할 수 있기를 바란다.” Eelkema는 말한다. "미리 주기를 입자로 프로그래밍한 다음 그대로 두면 신호가 발생하는 즉시 독립적으로 기능을 수행한다."

 

Eelkema는 이제 프로세스에 신호 처리를 추가하여 환경에 연결한다.

 

"예를 들어, 폴리머 입자는 이러한 주기의 일부 구성 요소를 포함할 수 있다."고 그는 말한다. "반응의 마지막 부분을 만나면 순환이 완료되며, 예를 들어 분해 또는 팽창 신호 역할을 한다."

 

인간과 다른 유기체의 세포는 기능을 수행하기 위해 에너지에 의존한다.

 

Eelkema "그것이 우리 인간이 먹어야 하는 이유이기도 하다."고 설명한다. “에너지와 기능의 연결은 화학 반응을 통해 발생하며 생명체를 정의하는 것이다. 이를 통해 세포는 제한된 시간 동안 구조가 형성되거나 프로세스가 발생하는 시기와 위치를 제어할 수 있다.”

 

반면에 무생물은 에너지 공급 없이도 기능하며 영원히 존재할 수 있다. 화학 연료를 사용하여 무생물 물질의 상호 작용을 유도할 수 있는 프로세스가 존재한 것은 10년 전이었다.

 

Eelkema "우리는 다른 몇 곳과 함께 여기 델프트에서 그것을 소개했고 그 이후로 이 분야는 폭발적으로 성장했다."라고 결론지었다.

 

연구팀의 연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.

 

 
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