Исследователи из Университета Пенсильвании и Мичиганского университета представили первых в мире программируемых автономных роботов микроскопического размера. Эти плавающие устройства способны воспринимать окружающую среду и реагировать на нее, работать в течение месяцев, а их стоимость оценивается в один цент за штуку.

Каждый робот размером около 200x300x50 микрометров, что меньше крупинки соли. Имея масштаб биологических микроорганизмов, такие устройства потенциально могут применяться в медицине для мониторинга состояния отдельных клеток и в производстве для помощи в создании микроустройств.

Роботы приводятся в движение светом, несут на себе микроскопические компьютеры и могут быть запрограммированы на перемещение по сложным траекториям, измерение температуры и корректировку своего пути. Они работают без тросов, магнитных полей или джойстикового управления, что делает их первыми по-настоящему автономными программируемыми роботами такого масштаба, как отметили разработчики.

Команда создала двигательную систему, в которой роботам не нужны конечности. Робот генерирует электрическое поле, оно воздействует на ионы в окружающем растворе, а те, в свою очередь, толкают молекулы воды, приводя в движение жидкость вокруг устройства.

«Как будто робот плывет по движущейся реке, но при этом он сам заставляет реку двигаться», — пояснил Марк Мискин, доцент в области электротехники и системотехники инженерного факультета Университета Пенсильвании.

Микророботы способны даже перемещаться скоординированными группами, подобно косяку рыб, со скоростью до одной длины своего тела в секунду.

Чтобы сделать эти механизмы автономными, ученым потребовалось поместить компьютер, датчики и миниатюрные солнечные панели на чип размером в доли миллиметра. Над электроникой работала команда Дэвида Блау из Мичиганского университета, которая держит рекорд по созданию самого маленького в мире компьютера.

«Основная проблема для электроники в том, что солнечные панели крошечные и вырабатывают всего 75 нановатт энергии. Это в 100 тысяч раз меньше, чем потребляют умные часы», — отметил Блау.

Чтобы запустить компьютер робота на такой небольшой мощности, команда Мичиганского университета сконструировала специальные схемы, которые работают при крайне низком напряжении и сокращают энергопотребление компьютера более чем в 1000 раз.

Роботов программируют импульсами света, которые также их питают. Каждое устройство имеет уникальный адрес, что позволяет загружать разные программы на разных роботов для выполнения совместных задач.

«Мы показали, что можно поместить мозг, сенсор и двигатель во что-то почти невидимое и заставить это работать месяцами. Когда у вас есть такой фундамент, вы можете добавлять на него любые уровни интеллекта и функциональности. Это открывает дверь в совершенно новое будущее для микроробототехники», — заключил Марк Мискин.

Подробные исследования опубликованы в журналах Science Robotics и PNAS.

Напомним, в 2022 году ученые в США создали самого маленького в мире шагающего робота, который похож на краба.

Текст: подготовлен с помощью ИИ

Изображения: Изображения: Michael Simari / University of Michigan; Marc Miskin / University of Pennsylvania; Lucas Hanson and William Reinhardt / University of Pennsylvania

Подписывайтесь на каналы Let AI be в Telegram и «ВКонтакте» — оставайтесь в курсе главных новостей в сфере искусственного интеллекта!