जबकि इंजीनियरों ने पिछले दशकों में तेजी से उन्नत जैव-प्रेरित सिस्टम विकसित किए हैं, इन प्रणालियों की संवेदन क्षमताएं आम तौर पर मनुष्यों और अन्य जानवरों में देखी गई तुलना में बहुत कम उन्नत हैं।

अधिक परिष्कृत सेंसर और कृत्रिम खाल के डिजाइन और निर्माण से इन प्रणालियों में और सुधार हो सकता है, जिससे वे अपने परिवेश से संवेदी जानकारी की एक विस्तृत श्रृंखला को सटीक रूप से उठा सकेंगे।

बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोएनर्जी एंड नैनोसिस्टम्स और सिंघुआ यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने हाल ही में प्लैटिपस की संवेदी क्षमताओं से प्रेरित एक नई मल्टी-रिसेप्टर त्वचा विकसित की है, जो एक दिलचस्प जानवर है जो बत्तख, बीवर और ऊदबिलाव की कुछ शारीरिक विशेषताओं को जोड़ती है।

टीम की मल्टी-रिसेप्टर सेंसिंगप्रणाली, में पेश किया गयाविज्ञान उन्नति, का उपयोग रोबोटिक, हैप्टिक और कृत्रिम प्रणालियों की संवेदन क्षमताओं को बढ़ावा देने के लिए किया जा सकता है।

पेपर के मुख्य लेखक डि वेई ने टेक एक्सप्लोर को बताया, "बातचीत के दौरान, मेरी 9 वर्षीय बेटी ओरियाना वेई ने मुझे एक प्लैटिपस डॉक्यूमेंट्री के बारे में बताया जो उसने यू.के. में देखी थी।""उसने पूछा: 'क्या आप जानते हैं कि प्लैटिपस एक अंडा देने वाला स्तनपायी है जो शिकार के लिए अपनी आँखों पर निर्भर नहीं रहता है?'

"उनके सवाल ने प्लैटिपस की संवेदी क्षमताओं के बारे में मेरी जिज्ञासा जगा दी। इस जिज्ञासा के कारण प्लैटिपस की उल्लेखनीय संवेदी प्रणाली की गहरी खोज हुई, जिसने अंततः इस शोध को प्रेरित किया।"

प्लैटिपस में एक अद्वितीय दोहरी संवेदी प्रणाली होती है जो इसे विभिन्न अन्य जलीय और अंडे देने वाले जानवरों से अलग करती है।यह परिष्कृत संवेदी प्रणाली इसे अपने वातावरण में विद्युत और यांत्रिक दोनों परिवर्तनों का पता लगाने की अनुमति देती है, जिससे इसकी दृष्टि पर भरोसा किए बिना शिकार या संभावित खतरों को पहचानने की क्षमता बढ़ जाती है।

"हमारा लक्ष्य प्लैटिपस की क्षमताओं को दोहराने का थाकृत्रिम त्वचावेई ने कहा, जो स्पर्श और टेली-धारणा दोनों कार्यात्मकताओं को जोड़ती है। हमारा प्राथमिक लक्ष्य कृत्रिम प्रणालियों की अवधारणात्मक सीमा का विस्तार करना था, जिससे रोबोट केवल भौतिक संपर्क पर भरोसा किए बिना अपने पर्यावरण का पता लगा सकें और उसके साथ बातचीत कर सकें।

"यह पारंपरिक स्पर्श सेंसर की सीमाओं को पार करते हुए, रोबोटिक अनुप्रयोगों में इंटरैक्शन और नियंत्रण को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है जो प्रभावी ढंग से कार्य करने के लिए सीधे संपर्क पर निर्भर करते हैं।"

वेई और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित प्लैटिपस-प्रेरित त्वचा डिजाइन दो प्रमुख सिद्धांतों पर आधारित है, अर्थात् संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण।जब यह किसी अन्य सामग्री को छूता है, तो दो सामग्रियों में इलेक्ट्रॉन बादलों का ओवरलैप इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करता है, अंततः ट्राइबोइलेक्ट्रिक बिजली उत्पन्न करता है।यह त्वचा को स्पर्श संबंधी उत्तेजनाओं को समझने की अनुमति देता है।

दूर से संवेदी जानकारी (यानी, टेली-धारणा) इकट्ठा करने के लिए, त्वचा इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण पर निर्भर करती है।अनिवार्य रूप से, इलास्टोमेर में नैनोकणों की संरचित डोपिंग जिस पर त्वचा आधारित होती है, ढांकता हुआ ध्रुवीकरण को बढ़ाती है, जिससे सिस्टम को चार्ज की गई वस्तुओं के पास होने पर विद्युत क्षेत्रों में परिवर्तन का पता लगाने की अनुमति मिलती है।

"संरचना के संदर्भ में, बहु-रिसेप्टर त्वचा एकल-इलेक्ट्रोड डिज़ाइन का अनुसरण करती है," वेई ने समझाया।"इसमें एक पीटीएफई और पीडीएमएस पतली फिल्म, ढांकता हुआ गुणों को बढ़ावा देने के लिए अकार्बनिक गैर-धातु नैनोकणों के साथ एम्बेडेड एक संरचित-डोप्ड इलास्टोमेर, इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करने वाली एक सिल्वर नैनोवायर (एजीएनडब्ल्यू) परत और लचीलापन और सुरक्षा प्रदान करने वाला एक पीडीएमएस इनकैप्सुलेटेड सब्सट्रेट शामिल है।"

वेई और उनके सहयोगियों द्वारा विकसित सेंसिंग प्रणाली का प्राथमिक लाभ इसकी दोहरी संवेदी डिजाइन है, जो प्लैटिपस की इलेक्ट्रोरिसेप्शन और मैकेनोरिसेप्शन क्षमताओं की नकल करती है।यह अद्वितीय डिज़ाइन त्वचा को वस्तुओं का सटीक रूप से पता लगाने और उन्हें छूने पर और दूर से, उच्च संवेदनशीलता के साथ स्पर्श संबंधी जानकारी इकट्ठा करने की अनुमति देता है।

वेई ने कहा, "पारंपरिक गैर-संपर्क या पूर्व-संपर्क सेंसर के विपरीत, जो आम तौर पर निकटता या बुनियादी कैपेसिटेंस में परिवर्तन का पता लगाने पर भरोसा करते हैं, हमारी बहु-रिसेप्टर त्वचा उन्नत ध्रुवीकरण तंत्र के माध्यम से मौलिक रूप से अलग दृष्टिकोण प्रदान करती है।"

"पारंपरिक सिस्टम अक्सर कमजोर चार्ज इंटरैक्शन या सतह-स्तरीय चार्ज डिटेक्शन के कारण संवेदनशीलता और परिशुद्धता में सीमाओं से ग्रस्त होते हैं। हमारा एक संरचित-डोप्ड इलास्टोमेर का लाभ उठाकर चार्ज कैप्चर को बढ़ाता है, जो स्थानीय विद्युत क्षेत्रों को बढ़ाता है और ढांकता हुआ ध्रुवीकरण को बढ़ावा देता है।"

जब गहन शिक्षण तकनीकों के साथ जोड़ा गया, तो टीम की प्लैटिपस-प्रेरित त्वचा ने अत्यधिक आशाजनक परिणाम प्राप्त किए, जिससे 99.56% सटीकता के साथ सामग्रियों की तेजी से पहचान करने के साथ-साथ दूर की वस्तुओं का पता लगाने में भी मदद मिली।

पारंपरिक सेंसिंग प्रणालियों की तुलना में, जो अक्सर चार्ज को विनियमित करने और अलग-अलग वातावरण में वस्तुओं का पता लगाने के लिए संघर्ष करते हैं, मल्टी-रिसेप्टर त्वचा गतिशील वास्तविक दुनिया सेटिंग्स में अपनी स्थिरता बनाए रखते हुए अपने चार्ज को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने में सक्षम पाई गई।

वेई ने कहा, "हमने प्लैटिपस के इलेक्ट्रोरिसेप्शन तंत्र को व्यापक रूप से दोहराया।""विशेष रूप से, हमने पाया कि इलास्टोमेर में नैनोकणों की संरचित डोपिंग प्लैटिपस के बिल पर अत्यधिक क्रमित इलेक्ट्रोरिसेप्टर व्यवस्था से मेल खाती है। यह अद्वितीय डिजाइन संवेदनशीलता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है, जिससे सटीक चार्ज कैप्चर की अनुमति मिलती है।

"इसके अतिरिक्त, हमने पाया कि मल्टी-रिसेप्टर त्वचा की मजबूत इलेक्ट्रोनगेटिविटी प्लैटिपस के एकल-ध्रुवीय रिसेप्टर्स को प्रतिबिंबित करती है, जो इसकी प्राकृतिक प्रणाली के समान गतिशील चार्ज नियंत्रण प्राप्त करती है।"

शोधकर्ताओं की इस टीम द्वारा डिज़ाइन की गई त्वचा नई प्रौद्योगिकियों के विकास में योगदान दे सकती है जो दूर से वस्तुओं को महसूस कर सकती हैं, जिन्हें टेली-परसेप्शन सिस्टम भी कहा जाता है।इन प्रणालियों में वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला हो सकती है, जिसमें चरम जलवायु में पर्यावरण निगरानी से लेकर मानव-मशीन संपर्क और स्वायत्त रोबोट नेविगेशन तक शामिल हैं।

"व्यावहारिक रूप से, प्लैटिपस की दोहरी संवेदी प्रणाली की यह जैव-प्रेरित प्रतिकृति - स्पर्श और टेली-धारणा दोनों को जोड़ती है - मल्टी-मोडल सेंसिंग में एक बड़ी प्रगति का प्रतीक है," वेई ने कहा।"यह सफलता पारंपरिक गैर-संपर्क सेंसर की सीमाओं को संबोधित करती है, जो चुनौतीपूर्ण वातावरण में अधिक सटीक और विश्वसनीय प्रदर्शन को सक्षम बनाती है।"

वेई और उनके सहयोगियों का हालिया काम अन्य संवेदी प्रणालियों के विकास का मार्ग प्रशस्त कर सकता है जो दोहरे संवेदी डिजाइन पर निर्भर हैं।इस बीच, शोधकर्ता इसकी बहुमुखी प्रतिभा को बढ़ाकर और इसकी बड़े पैमाने पर तैनाती को सुविधाजनक बनाकर अपने मल्टी-रिसेप्टर सिस्टम को और बेहतर बनाने पर काम कर रहे हैं।

वेई ने कहा, "हमारा भविष्य का शोध न केवल कृत्रिम बुद्धिमत्ता के गहन एकीकरण के माध्यम से बल्कि विद्युत क्षेत्र संवेदन सीमा और परिशुद्धता को बढ़ाने के लिए भौतिक नवाचारों को आगे बढ़ाकर इलेक्ट्रॉनिक रिसेप्टर की क्षमताओं को बढ़ाने पर केंद्रित होगा।"

"विशेष रूप से, हमारा लक्ष्य चरम या अप्रत्याशित वातावरण में सिस्टम की अनुकूलन क्षमता और मजबूती में सुधार करना है। इसके अतिरिक्त, हम अतिरिक्त संवेदी तौर-तरीकों को शामिल करके इलेक्ट्रॉनिक रिसेप्टर को परिष्कृत करेंगे, जिससे यह अधिक जटिल उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करने और धारणा की व्यापक श्रृंखला की पेशकश करने में सक्षम होगा।"

अपने अगले अध्ययन के हिस्से के रूप में, वेई और उनके सहयोगी अपने सिस्टम की डेटा प्रोसेसिंग क्षमताओं को अनुकूलित करने का भी प्रयास करेंगे, ताकि यह विश्वसनीय रूप से डेटा को संसाधित कर सके और वास्तविक समय में वस्तुओं का सटीक पता लगा सके।यह उन अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से फायदेमंद हो सकता है जिनके लिए संवेदी डेटा के तेज़ प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जैसे स्वायत्त वाहन और मानव-मशीन इंटरफेस।

वेई ने कहा, "टेली-परसेप्शन और संवेदी प्रौद्योगिकी की सीमाओं को आगे बढ़ाकर, हम उन्नत रोबोटिक्स, चिकित्सा उपकरणों और उससे आगे भी अपनी त्वचा की प्रयोज्यता का विस्तार करने की उम्मीद करते हैं।"

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