‏دانشمندان رایانه‌ای را در رباتی به اندازه یک دانه نمک جا دادند.

‏محققان به تازگی ربات‌های خودکار را تا اندازه یک ذره گرد و غبار کوچک کرده‌اند. و این ربات‌ها می‌توانند فکر کنند – تا حدودی.

تیمی از دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه میشیگان ماشین‌های میکروسکوپی‌ای ساختند – به اندازه ۲۰۰ در ۳۰۰ در ۵۰ میکرومتر، به اندازه یک دانه نمک – که در مایع شنا می‌کنند، تغییرات دما را حس می‌کنند، خودشان تصمیم می‌گیرند و ماه‌ها کار می‌کنند. تولید هر کدام حدود یک سنت هزینه دارد.

این ربات‌های کوچک کاملاً خودکار هستند. بدون سیم، بدون میدان مغناطیسی، بدون جوی استیک از بیرون. فقط یک کامپیوتر کوچک، حسگرها و یک سیستم پیشرانش که در چیزی تقریباً خیلی کوچک است که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شود، جا داده شده است.

مارک میسکین، استادیار مهندسی در دانشگاه پن، به ساینس دیلی گفت: «ما ربات‌های خودکار را ۱۰ هزار برابر کوچک‌تر کرده‌ایم. این مقیاس کاملاً جدیدی را برای ربات‌های قابل برنامه‌ریزی باز می‌کند.»

این پیشرفت به مشکلی می‌پردازد که ۴۰ سال است رباتیک را گیج کرده است: چگونه ماشین‌هایی بسازیم که به طور مستقل زیر یک میلی‌متر کار کنند. الکترونیک‌ها کوچک‌تر می‌شدند، اما ربات‌ها از آن پیروی نکردند. فیزیک در آن مقیاس بی‌رحمانه است – میسکین توضیح داد که حرکت در آب مانند حرکت در قیر است و بازوها یا پاهای کوچک به سادگی می‌شکنند.

بنابراین تیم به طور کامل طرح‌های سنتی را کنار گذاشت. به جای خم کردن یا انعطاف دادن اندام‌ها، این ربات‌ها یک میدان الکتریکی تولید می‌کنند که ذرات باردار را در مایع اطراف تکان می‌دهد. آن یون‌ها مولکول‌های آب را با خود می‌کشند و حرکت ایجاد می‌کنند.

این رویکرد مؤثر است زیرا هیچ قسمت متحرکی ندارد. الکترودها به اندازه کافی بادوام هستند که بدون آسیب، بارها بین نمونه‌ها با یک میکروپیپت منتقل شوند. آن‌ها که با نور LED تغذیه می‌شوند، ماه‌ها به شنا ادامه می‌دهند.

پنل‌های خورشیدی کوچکی که این ربات‌ها را تغذیه می‌کنند تنها ۷۵ نانوات تولید می‌کنند. برای عملی کردن این کار، میشیگان مدارهایی را طراحی کرد که با ولتاژ بسیار کم کار می‌کنند و مصرف را بیش از ۱۰۰۰ برابر کاهش می‌دهند. آن‌ها همچنین مجبور شدند نحوه عملکرد نرم‌افزار را کاملاً دوباره ارزیابی کنند، و آنچه را که معمولاً به دستورالعمل‌های زیادی نیاز داشت، به دستورات تخصصی واحدی که در حافظه میکروسکوپی جا می‌شود، متراکم کردند.

نتیجه: اولین ربات زیر میلی‌متری با یک کامپیوتر کامل. پردازنده، حافظه، حسگرها – کل بسته. هیچ‌کس قبلاً در این مقیاس این کار را نکرده است.

قابلیت‌های ربات‌ها

این ربات‌ها می‌توانند دما را تا یک سوم درجه سانتی‌گراد تشخیص دهند – شش دهم درجه فارنهایت برای دوستداران سیستم امپراتوری. آن‌ها می‌توانند به سمت مناطق گرم‌تر حرکت کنند یا مقادیر دما را گزارش دهند که به عنوان جایگزینی برای فعالیت سلولی عمل می‌کند – به طور بالقوه سلول‌های جداگانه را نظارت می‌کنند.

برای انتقال اندازه‌گیری‌های خود، محققان یک دستورالعمل ویژه طراحی کردند که داده‌ها را در «تکان‌ها»ی یک رقص کوچک که ربات انجام می‌دهد، رمزگذاری می‌کند. دانشمندان از طریق میکروسکوپ مشاهده می‌کنند و پیام را رمزگشایی می‌کنند. دیوید بلاو، استاد مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه میشیگان، گفت: این مانند نحوه ارتباط زنبورهای عسل است.

ربات‌ها از طریق پالس‌های نوری که آن‌ها را نیز تغذیه می‌کنند، برنامه‌ریزی می‌شوند. هر کدام یک آدرس منحصر به فرد دارند که به محققان اجازه می‌دهد برنامه‌های مختلف را روی واحدهای مختلف بارگذاری کنند. آن‌ها می‌توانند به طور مستقل کار کنند یا در گروه‌ها هماهنگ شوند و با الگوهایی مانند دسته‌های ماهی با سرعت حداکثر یک طول بدن در ثانیه حرکت کنند.

نسخه‌های آینده می‌توانند برنامه‌های پیچیده‌تری را ذخیره کنند، حسگرهای جدید را ادغام کنند یا در محیط‌های سخت‌تر کار کنند. طراحی فعلی یک پلتفرم است – سیستم پیشرانش آن با الکترونیکی کار می‌کند که می‌توان آن را ارزان در مقیاس تولید کرد.

میسکین گفت: «این واقعاً فقط فصل اول است. ما نشان داده‌ایم که می‌توانید یک مغز، یک حسگر و یک موتور را در چیزی قرار دهید که تقریباً خیلی کوچک است که دیده نمی‌شود، و آن را زنده نگه دارید و ماه‌ها کار کنید.»

وی افزود: «هنگامی که این پایه را دارید، می‌توانید انواع هوش و عملکرد را روی آن قرار دهید.»