انقلاب در ابعاد میکروسکوپی/ کوچکترین رباتهای جهان با مغز دیجیتال و سوخت نوری
پژوهشگران دانشگاههای پنسیلوانیا و میشیگان موفق به ساخت کوچکترین رباتهای خودمختار و قابل برنامهریزی جهان شدهاند که ابعاد آنها با میکروارگانیسمها رقابت میکند. این رباتهای ذرهبینی که با نور خورشید تغذیه میشوند، مجهز به یک مغز رایانهای مینیاتوری هستند و میتوانند با حس کردن محیط اطراف، تصمیمگیری کرده و ماهها بهطور مستقل در محیطهای مایع فعالیت کنند. این دستاورد بزرگ، راه را برای تحولی بنیادین در پزشکی و تولید در مقیاس میکرو هموار میکند.
تینا مزدکی_محققان دانشگاه پنسیلوانیا از آنچه کوچکترین رباتهای کاملاً مستقل و قابل برنامهریزی جهان مینامند، رونمایی کردند که مجهز به «مغز» توسعهیافته در دانشگاه میشیگان است. این ماشینهای شناگر میکروسکوپی قادرند محیط اطراف خود را حس کرده، تصمیم بگیرند و برای ماهها بهطور مستقل عمل کنند.
هر یک از این رباتها که با چشم غیرمسلح به سختی دیده میشوند، ابعادی حدود ۰.۲ در ۰.۳ در ۰.۰۵ میلیمتر دارند که آنها را در مقیاس باکتریها و موجودات تکسلولی قرار میدهد. با وجود این اندازه کوچک، رباتها میتوانند الگوهای حرکتی پیچیدهای را اجرا کنند، به تغییرات دما واکنش نشان دهند و حتی حرکت خود را در گروههای بزرگ هماهنگ کنند.
شنا به سبک الکتریکی
یکی از جنبههای خیرهکننده این رباتها، قیمت و طول عمر آنهاست. ساخت هر ربات تنها حدود یک سنت (یک صدم دلار) هزینه دارد، انرژی خود را از نور تأمین میکند و هیچ قطعه متحرکی ندارد؛ انتخابی در طراحی که باعث میشود علیرغم فعالیت در محیطهای مایع، بسیار بادوام باشد.
حرکت در مقیاس میکرو درون آب، بیشتر شبیه به عبور از میان شربتی غلیظ است. به همین دلیل، محققان به جای استفاده از پروانه یا مفاصل مکانیکی، از یک روش خلاقانه استفاده کردهاند؛ این روش حرکت دادن خودِ سیال است. این رباتها با ایجاد یک میدان الکتریکی، یونهای موجود در مایع را جابهجا میکنند. این یونها به نوبه خود مولکولهای آب اطراف را به حرکت درآورده و نیروی پیشرانشی ایجاد میکنند که ربات را به جلو میراند. این سیستم بدون قطعات متحرک به ربات اجازه میدهد ماهها شنا کند و به راحتی با ابزارهای آزمایشگاهی جابهجا شود.
مغزی که با نور فکر میکند
هوش این رباتها مدیون رایانههای فوق مینیاتوری است که برای کارکرد تنها به ۷۵ نانووات توان نیاز دارند؛ یعنی حدود ۱۰۰ هزار برابر کمتر از یک ساعت هوشمند معمولی. بخش بزرگی از سطح هر ربات با سلولهای خورشیدی پوشانده شده است که نه تنها انرژی را جمعآوری میکنند، بلکه به عنوان گیرندههای نوری نیز عمل میکنند.
از پالسهای نوری هم برای تأمین انرژی و هم برای برنامهریزی رباتها استفاده میشود. هر ربات دارای یک شناسنامه منحصربهفرد است که به آن اجازه میدهد دستورالعملهای اختصاصی دریافت کند. نسل فعلی این رباتها به حسگرهای دمایی مجهز است که تفاوتهای دمایی در حد یکسوم درجه سلسیوس را تشخیص میدهند. آنها میتوانند به سمت مناطق گرمتر حرکت کنند یا با لرزشهای خاصی (شبیه به رقص زنبورهای عسل)، تغییرات دما را گزارش دهند.
مارک میسکین، نویسنده ارشد این پژوهش، تاکید کرد که این تنها فصل اول از این فناوری است. به گفته او، آنها ثابت کردهاند که میتوان یک مغز، یک حسگر و یک موتور را در چیزی که تقریباً برای دیدن خیلی کوچک است قرار داد و آن را برای ماهها به کار گرفت. نسخههای آینده ممکن است حسگرهای بیشتری حمل کنند، برنامههای پیچیدهتری را ذخیره کنند یا در محیطهای سختتر فعالیت کنند که این امر پتانسیل تغییر چهره پزشکی و تولید در مقیاس میکرو را دارد.
منبع: interestingengineering
۲۲۷۳۲۳
