کوچک‌ترین ربات  جهان؛ آن‌قدر ریز که به‌سختی به چشم می‌آید

رباتی فوق‌العاده کوچک که تقریباً دیده نمی‌شود، با این حال بنا به گفته‌ی مهندسان سازنده‌اش می‌تواند به‌طور کاملاً مستقل «حس کند، بیندیشد و عمل کند».

کد خبر: ۹۰۲۱۷۵

تاریخ: ۰۶ دی ۱۴۰۴ - ۱۳:۴۱

به‌گزارش انتخاب و به نقل از  sciencealert ؛ به گفته‌ی این تیم پژوهشی، تا جایی که آن‌ها اطلاع دارند، این اختراع مشترک کوچک‌ترین ربات برنامه‌پذیر جهان است که قادر است به‌صورت خودمختار درون مایعات حرکت کند؛ رباتی که حجم آن نسبت به نمونه‌های پیشین حدود ده هزار برابر کوچک‌تر شده است.

پژوهشگرانی از دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه میشیگان که این دستگاه را توسعه داده‌اند، می‌گویند تا پیش از این، هیچ‌کس موفق نشده بود یک رایانه‌ی واقعی—مجهز به پردازنده، حافظه، حسگرها و سامانه‌ی پیشران—را در بستری به این اندازه کوچک جای دهد.

این دستگاه میکروسکوپی آن‌قدر کوچک است که حتی یک کک‌ومک از آن بزرگ‌تر به نظر می‌رسد. اندازه‌اش بیش از یک دانه‌ی نمک نیست و آن‌قدر ظریف است که می‌تواند روی شیارهای یک اثر انگشت تعادل خود را حفظ کند.

در واقع، این ربات به‌سختی قابل مشاهده است: تنها ۲۰۰ در ۳۰۰ میکرومتر عرض و ۵۰ میکرومتر ضخامت دارد.

اگر آن را روی یک سکه‌ی یک‌سنتی بگذارید، از عدد سال حک‌شده روی سکه هم کوچک‌تر خواهد بود.
.

با وجود این اندازه‌ی ناچیز، طراحی این ربات پتانسیل شگفت‌انگیزی دارد.

سازندگان آن می‌گویند این بستر کاملاً برنامه‌پذیر (که فقط در محیط مایع کار می‌کند) می‌تواند با استفاده از سلول‌های خورشیدی‌ای که تنها حدود ۱۰۰ نانووات انرژی تولید می‌کنند، حرکت کند، محیط را حس کند، واکنش نشان دهد و محاسبه انجام دهد.

این ربات حتی می‌تواند دمای مایعی را که در آن غوطه‌ور است اندازه‌گیری کند و این اطلاعات را با نوعی «رقص» کوچک منتقل کند—روشی الهام‌گرفته از شیوه‌ی ارتباط زنبورهای عسل.

مارک میسکین، مهندس نانورباتیک از دانشگاه پنسیلوانیا، می‌گوید:
«این در واقع فقط فصل اول ماجراست. ما نشان داده‌ایم که می‌توان مغز، حسگر و موتور را در چیزی جا داد که تقریباً دیده نمی‌شود و کاری کرد که ماه‌ها دوام بیاورد و کار کند.

وقتی چنین زیربنایی فراهم شود، می‌توان لایه‌های مختلفی از هوش و قابلیت را به آن افزود. این دستاورد در را به‌سوی آینده‌ای کاملاً جدید برای رباتیک در مقیاس میکروسکوپی باز می‌کند.»

تا پیش از این، کوچک‌ترین ربات‌های خودمختار و برنامه‌پذیر بیش از یک میلی‌متر اندازه داشتند—دستاوردی که بیش از دو دهه پیش به دست آمده بود.

اما تلاش برای کوچک‌تر کردن ربات‌ها با یک مانع جدی روبه‌رو شد: فیزیک خاص مقیاس میکرومتری؛ جایی که نیروهایی مانند کشش سیال و گرانروی جایگزین گرانش و اینرسی می‌شوند.

میسکین توضیح می‌دهد:
«وقتی خیلی کوچک می‌شوید، هل دادن آب شبیه هل دادن قیر است.»

این پیشرفت با ترکیب دو نوآوری اخیر ممکن شد: یک رایانه‌ی میکروسکوپی که توسط پژوهشگران دانشگاه میشیگان توسعه یافته بود، و یک سامانه‌ی پیشران ویژه که در دانشگاه پنسیلوانیا طراحی شد.

این سامانه‌ی حرکتی هیچ قطعه‌ی متحرکی ندارد؛ ربات هیچ اندام‌مانند بیرون‌زده‌ای ندارد، چون ساخت آن‌ها در این مقیاس دشوار است و به‌راحتی می‌شکنند.

در عوض، ربات با ایجاد یک میدان الکتریکی، جریانی از مولکول‌ها را در اطراف بدن خود به حرکت درمی‌آورد.

میسکین می‌گوید:
«انگار ربات در یک رودخانه‌ی در حال حرکت است، اما خودش هم هم‌زمان باعث حرکت رودخانه می‌شود.»

به گفته‌ی دیوید بلاو، دانشمند علوم رایانه از دانشگاه میشیگان، فشرده‌سازی یک رایانه در چنین بستری نیازمند بازاندیشی کامل در برنامه‌نویسی و مدارهای نیمه‌رسانا بوده است.

نتیجه‌ی این تلاش پنج‌ساله، رباتی میکروسکوپی است که می‌تواند با ربات‌های دیگر هماهنگ شود و گروه‌هایی پیچیده و متحرک بسازد—مشابه دسته‌های ماهی.

از نظر تئوری، این گروه‌ها می‌توانند ماه‌ها به‌طور خودمختار به کار خود ادامه دهند، به شرط آن‌که سلول‌های خورشیدی‌شان با نور LED شارژ شوند.

پژوهشگران امیدوارند که در آینده، با پیشرفت‌های بیشتر، بتوانند حافظه‌ی درونی این ربات‌های ابتدایی را افزایش دهند تا برنامه‌نویسی پیچیده‌تر و رفتارهای خودمختار پیشرفته‌تری ممکن شود.

شاید روزی، دستگاهی میکروسکوپی مانند این، به نگهبانی برای سلامت سلولی بدن ما تبدیل شود.

از ربات‌های کوچک، آینده‌ای بزرگ زاده می‌شود…