研究人員剛剛將自主機器人縮小到塵埃大小。而且這些機器人還能思考——某種程度上來說。
賓夕法尼亞大學和密歇根大學的一個研究團隊製造出了微型機器——尺寸僅為200×300×50微米，相當於一粒鹽的大小——它們可以在液體中游動，感知溫度變化，自主做出決策，並且能夠連續運行數月之久。每個微型機器的製造成本約為一美分。
這些小型機器人完全自主運行。沒有電線，沒有磁場，也沒有外部操縱桿。它們只有一臺微型計算機、傳感器和一個推進系統，體積小到幾乎肉眼無法看見。
賓夕法尼亞大學工程學院助理教授馬克·米斯金告訴《科學日報》 ：“我們已經將自主機器人的尺寸縮小了1萬倍。這為可編程機器人開闢了一個全新的尺度。”
這項突破解決了困擾機器人領域40年的難題：如何製造尺寸小於一毫米且能夠獨立運行的機器。電子元件不斷縮小，但機器人卻未能跟上步伐。在如此小的尺度下，物理定律極其殘酷——米斯金解釋說，在水中穿行就像在焦油中穿行，微小的手臂或腿很容易斷裂。
因此，研究團隊徹底摒棄了傳統設計。這些機器人並非彎曲或伸展肢體，而是產生電場來推動周圍液體中的帶電粒子。這些離子帶動水分子運動，從而產生運動。
這種方法之所以有效，是因為它沒有活動部件。電極非常耐用，可以用微量移液器在不同樣品間反覆轉移而不會損壞。它們由LED燈供電，可以持續遊動數月。
為這些機器人供電的微型太陽能電池板僅能產生75納瓦的功率。為了實現這一點，密歇根大學設計了工作電壓極低的電路，將功耗降低了1000多倍。他們還必須徹底重新設計軟件的工作原理，將通常需要多條指令才能完成的功能壓縮成單個專用命令，使其能夠存儲在微型存儲器中。
成果：首個搭載完整計算機的亞毫米級機器人。處理器、內存、傳感器——一應俱全。此前從未有人在如此小的尺度上實現過。
這些機器人能夠以攝氏度三分之一（華氏0.6度）的精度檢測溫度，方便那些喜歡英制單位的人理解。它們可以向更溫暖的區域移動，或者報告溫度值，這些溫度值可以作為細胞活動的指標——理論上可以監測單個細胞的活動。
為了傳遞測量結果，研究人員設計了一種特殊的指令，將數據編碼到機器人跳的一種小舞蹈的“擺動”中。科學家們通過顯微鏡觀察並解碼信息。密歇根大學電子與計算機工程教授大衛·布勞表示，這就像蜜蜂交流的方式。
這些機器人通過光脈衝進行編程，光脈衝同時也為它們供電。每個機器人都有一個唯一的地址，這使得研究人員可以在不同的單元上加載不同的程序。它們可以獨立工作，也可以協同工作，像魚群一樣以每秒一個體長的速度移動。
未來的版本可以存儲更復雜的程序，集成新的傳感器，或在更惡劣的環境下運行。目前的設計是一個平臺——其推進系統採用的電子元件可以低成本地大規模製造。
“這其實只是第一章，”米斯金說。“我們已經證明，你可以把大腦、傳感器和馬達裝進一個幾乎肉眼看不見的微小物體裡，讓它存活並工作數月之久。”
“一旦有了這個基礎，”他補充道，“你就可以添加各種智能和功能。”
