Американские инженеры создали самые маленькие в мире программируемые автономные роботы. Размер каждого из них составляет примерно 200 × 300 микрометров при толщине около 50 микрометров — то есть они сопоставимы по величине с отдельными клетками человеческого организма. Но еще более поразительно то, что эти микроскопические устройства способны полностью самостоятельно функционировать.
В каждом роботе встроен собственный компьютер — своего рода миниатюрный «мозг», включающий процессор, память, датчики и солнечные панели, питаемые крошечным светодиодом мощностью всего 75 нановатт. Этого более чем достаточно, чтобы робот работал месяцами при благоприятных условиях.
У этих машин нет ни ног, ни рук. Вместо этого они создают электрическое поле вокруг линии электродов и используют его для перемещения молекул воды в окружающей жидкости, тем самым продвигаясь вперед. Скорость движения составляет примерно одну собственную длину в секунду, а при большом количестве такие роботы способны «плыть» согласованно, напоминая косяк рыб.
Управление осуществляется с помощью световых импульсов. Каждый робот имеет уникальный адрес, что позволяет загружать инструкции как на отдельные устройства, так и на целые группы. Они отличаются исключительной чувствительностью и способны улавливать изменения температуры всего на треть градуса Цельсия. Исследователи даже запрограммировали их на поиск источников тепла и передачу данных с помощью специфических «покачиваний», в которых зашифрована информация.
Не менее удивителен и способ их производства. Для создания роботов использовался стандартный процесс изготовления микросхем — тот же самый, что применяется при производстве больших компьютеров. Благодаря этому себестоимость оказалась крайне низкой: при массовом выпуске один робот обходится всего в один цент. Система управления также предельно проста и основана на серийных компонентах — таких как Raspberry Pi и камера смартфона.
В настоящее время роботы проходят испытания в слабом растворе перекиси водорода, но инженеры уже рассматривают более безопасные жидкости для будущих медицинских применений. Исследователи полагают, что такие устройства можно будет использовать для мониторинга состояния отдельных клеток по изменению температуры или для точечной доставки терапевтических воздействий в нужные участки организма.
Отдельного внимания заслуживает и надежность конструкции: отсутствие движущихся частей значительно снижает риск поломок. Роботов можно захватывать пипеткой и перемещать без повреждений. Подобные разработки открывают возможность работы на масштабах, которые ранее были недоступны. Наблюдение за отдельными клетками может дать бесценную информацию о заболеваниях, а освоение микроскопического уровня конструирования — привести к созданию более совершенной электроники и даже принципиально новых материалов.
Автор: Алена Кирсанова