ใบหน้าหุ่นยนต์ จากผิวหนังมนุษย์! นักวิทยาศาสตร์นำเซลล์ผิวของมนุษย์มาปลูกในห้องทดลอง และใช้มันเพื่อปกปิดใบหน้าหุ่นยนต์ให้คล้ายมนุษย์มากที่สุด ไม่เพียงเท่านั้น ยังสามารถ ‘ฟื้นฟูตัวเอง’ ได้ ยิ้มได้ ซึ่งดูน่าขนลุกสำหรับใครหลายคน

ใบหน้าหุ่นยุนต์ – แม้ว่าอุตสาหกรรมหุ่นยนต์จะมีความก้าวหน้าไปมากขึ้นเรื่อย ๆ โดยมีความสามารถการขยับร่างกายเข้าใกล้มนุษย์ขึ้นทุกวัน รวมถึงรูปลักษณ์และท่าทาง แต่ใบหน้าของพวกมันก็ยังคงดู ‘แข็ง’ เกินไป ทว่า ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ในญี่ปุ่นได้เปลี่ยนแปลงความรู้สึกนั้นและทำให้พวกมันได้มีความเป็นมนุษย์เพิ่มขึ้นอีกสักนิด

ตามการศึกษาที่เพิ่งเผยแพร่ในวารสาร Cell Reports Physical Science วิศวกรชีวภาพจากมหาวิทยาลัยโตเกียวได้ทำการปลูก ‘ ใบหน้าหุ่นยนต์ ‘ ขึ้นมาจากเซลล์มนุษย์ จากนั้นก็พัฒนามันให้มีความสามารถในการยึดเกาะบนรูปร่างพื้นผิวใด ๆ ก็ตาม ให้กลายเป็นใบหน้าที่แท้จริง ทั้งขยับได้ และฟื้นฟูตัวเอง

“ด้วยการเลียนแบบโครงสร้างผิวหนังและเอ็นของมนุษย์ และโดยการเจาะรูเป็นรูปตัววีที่ทำขึ้นเป็นพิเศษในวัสดุแข็ง เราก็พบวิธีที่จะยึดผิวหนังนี้เข้ากับโครงสร้างที่ซับซ้อน” โชจิ ทาเคอุอิจิ (Shoji Takeuichi) ผู้เขียนและศาสตราจารย์ด้านสารสนเทศด้านกลไก กล่าว

“ด้วยความยืดหยุ่นตามธรรมชาติของผิวหนังและวิธีการยึดเกาะที่แข็งแกร่ง หมายความว่าผิวหนังสามารถเคลื่อนไหวด้วยส่วนประกอบทางกลของหุ่นยนต์ได้โดยไม่มีการฉีกขาดหรือลอกออก” เขากล่าวเสริม และนั่นทำให้ใครหลายคนรู้สึกแปลกประหลาดเมื่อได้เห็น ‘ใบหน้า’ นั้น

ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาผิวหนังเทียมเพื่อใช้ในหุ่นยนต์มานานแสนนาน โดยส่วนใหญ่จะมาจากวัสดุสังเคราะห์เช่น ลาเท็กซ์ ซึ่งมีความนุ่มนวล แต่ก็ยังมีข้อจำกัดคือมันไม่สามารถขยับเพื่อแสดงความเคลื่อนไหวบนใบหน้าหุ่นยนต์ได้ และที่สำคัญใบหน้าเทียมเหล่านั้นยังไม่มีวิธีการยึดเกาะที่มีประสิทธิภาพ ทำให้อาจเกิดการ ‘หย่อนคล้อย’ ที่รบกวนสายตาได้

ศาสตราจารย์ ทาเคอุอิจิ จึงได้พัฒนามันขึ้นมาใหม่ตั้งแต่ต้น โดยเริ่มจากการใช้เซลล์ที่เก็บมาจากมนุษย์จริง ๆ ไม่ใช่วัสดุสังเคราะห์ แล้วนำมาเพาะเพิ่มปริมาณให้กลายเป็นแผ่นในห้องทดลอง จากนั้น ผิวหนังเทียมจะถูกเจาะรูพรุนเป็นรูปตัววี ทาคอลลาเจน และวางซ้อนกันเป็นชั้น ๆ

ขั้นตอนต่อไปคือนำมันไปวางบนใบหน้าหุ่นยนต์แล้วทำการอบด้วยไอน้ำ เพื่อให้แน่ใจว่าของเหลวจะถูกดึงดูดเข้าสู่ผิว ซึ่งหมายความว่าชั้นเจลของผิวหนังที่เพาะเลี้ยงจะถูกดึงลึกเข้าไปในรูเพื่อยึดติดกับพื้นผิวของหุ่นยนต์มากยิ่งขึ้น

“การจัดการเนื้อเยื่อชีวภาพที่อ่อนนุ่มและเปียกในระหว่างกระบวนการพัฒนานั้นยากกว่าที่คิด ตัวอย่างเช่น หากเราไม่รักษาภาวะปลอดเชื้ออยู่เป็นประจำ แบคทีเรียก็สามารถเข้าไปได้ และเนื้อเยื่อก็จะตาย” ศาสตราจารย์ ทาเคอุอิจิ อธิบาย ซึ่งในตอนนี้ทีมวิจัยสามารถผ่านขั้นตอนยากที่สุดมากได้แล้ว

“ผิวหนังที่มีชีวิตสามารถนำความสามารถใหม่ ๆ มาสู่หุ่นยนต์ได้” เขาเสริม

อ่านเพิ่มเติม

หุ่นยนต์บำบัด : เพื่อนคู่ใจของผู้สูงวัย

เหตุใดหุ่นยนต์ยังไม่สามารถแทนที่การทำงานของมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ

หุ่นยนต์ทารกป้องกันการตั้งครรภ์ในวัยรุ่น

ในการสาธิตเทคนิคใหม่นี้ตามรายงาน ทีมวิจัยได้ติดชั้นผิวหนังเข้ากับแบบจำลองทั้งใบหน้า 3 มิติ และแบบ 2 มิติที่เป็นตัวแทนใบหน้ามนุษย์ เพื่อแสดงให้เห็นว่าผิวหนังสามารถเคลื่อนไหวได้ด้วยการ ‘ยิ้ม’ และสามารถยึดติดกับใบหน้า 3 มิติโดยไม่ต้องมีโลหะใด ๆ ยึด

ซึ่งทีมงานยังได้เปรียบเทียบกับผิวหนังเทียมที่ไม่มีการเจาะรูพรุน ผิวหนังของพวกเขาสามารถขยับตัวได้มากขึ้นร้อยละ 84.5 ของพื้นที่ทั้งหมดในช่วง 7 วันแรก ขณะที่ผิวหนังเทียมอีกแบบขยับได้เพียงร้อยละ 33.6 เท่านั้น นอกจากนี้ผิวหนังของทีมวิจัยยังมีความทนทานต่อการขยับมากกว่าด้วยเช่นกัน

ศาสตราจารย์ ทาเคอุอิจิ ยอมรับ “(ผิวหนังเทียมนี้) สามารถเลียนแบบรูปร่างหน้าตาของมนุษย์ได้มากขึ้นในระดับหนึ่ง” ซึ่งไม่เพียงแต่จะเกิดประโยชน์กับหุ่นยนต์เท่านั้น แต่อาจนำไปใช้ในการวิจัยด้านอื่น ๆ ได้ ไม่ว่าจะเป็น การฝังชิปบนอวัยวะเพื่อดูการตอบสนองของผิว หรือการทำศัลยกรรมพลาสติก แม้แต่การวิจัยด้านเครื่องสำอางก็จะได้ประโยชน์ด้วยเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม ทีมวิจัยกล่าวว่ายังต้องมีการดำเนินงานอีกหลายขั้นตอนกว่าหุ่นยนต์จะได้สวมผิวหนังมนุษย์จริง ๆ

“ประการแรก เราจำเป็นต้องเพิ่มความคงทนและอายุขัยของผิวหนังที่เพาะเลี้ยงเมื่อนำไปใช้กับหุ่นยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการจัดหาสารอาหารและความชื้น” ศาสตราจารย์ ทาเคอุอิจิ กล่าว “สิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับการพัฒนาหลอดเลือดหรือระบบการไกลเวียนของเลือดอื่น ๆ ภายในผิวหนัง”

พร้อมเสริมว่า “ประการที่สอง คือการปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลของผิวหนังให้ตรงกับผิวหนังตามธรรมชาติของมนุษย์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการปรับดครงสร้างคอลลาเจนและความเข้าข้นภายในผิวหนังที่เพาะเลี้ยงให้เหมาะสม”

นอกจากนี้เขายังตั้งข้อสังเกตอีกว่า เพื่อที่ผิวหนังจะสามารถใช้ได้เต็มประสิทธิภาพจริง ๆ จะต้องมีการถ่ายทอดข้อมูลทางประสาทสัมผัสเช่น อุณหภูมิและการสัมผัส ไปยังหุ่นยนต์ที่สวมใส่ รวมทั้งทนต่อการปนเปื้อนทางชีวภาพด้วย

“เราเชื่อว่าการสร้างผิวที่หนาขึ้นและสมจริงยิ่งขึ้นสามารถทำได้โดยการผสมผสานของต่อมเหงื่อ ต่อมไขมัน รูขุมขน หลอดเลือด ไขมัน และเส้นประสาทต่าง ๆ” ศาสตราจารย์ ทาเคอุอิจิ กล่าว

ด้วยความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์สาขานี้ ทำให้เราเข้าใกล้หุ่นยนต์ที่มีความเป็นมนุษย์มากขึ้นไปอีกขั้นหนึ่งแล้ว

สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล

ที่มา
www.cell.com
www.livescience.com
www.newscientist.com
www.popsci.com

อ่านเพิ่มเติม เมื่อ หุ่นยนต์ แทนที่มนุษย์