Вчені розміщують комп’ютер у робота розміром із зернятко солі

Джерело: PortaldoBitcoin Оригінальна назва: Вчені помістили комп’ютер у робота розміром із зерно солі Оригінальне посилання: Дослідники щойно зменшили автономних роботів до розміру зерна солі. І ці роботи здатні думати — у певному сенсі.

Команда з Університету Пенсильванії та Університету Мічигану (США) створила мікроскопічні машини — розміром 200 на 300 на 50 мікрометрів, що відповідає розміру зерна солі — які плавають у рідинах, виявляють зміни температури, приймають рішення автономно та працюють місяцями поспіль. Кожен пристрій коштує приблизно один цент для виробництва.

Ці малі роботи є цілком автономними. Без проводів, магнітних полів або зовнішнього керування через джойстик. Лише мікроскопічний комп’ютер, датчики та система руху, стиснені в майже невидиму для ока річ.

“Ми зменшили розмір автономних роботів у 10 000 разів”, заявив Марк Міскін, асистент-професор Penn Engineering. “Це відкриває цілком нову масштабність для програмованих роботів.”

Інновація вирішує проблему, яка викликає виклики робототехніці вже 40 років: як створити машини, що працюють незалежно менше за один міліметр. Електроніка продовжує зменшуватися, але роботи — ні. Фізика на цьому рівні є складною — Міскін пояснив, що штовхати воду на цій масштабності — це як штовхати асфальт, а малі руки або ноги просто ламаються.

Тому команда повністю відмовилася від традиційних проектів. Замість згинання або гнучкості частин, ці роботи генерують електричне поле, яке переміщує заряджені частинки у навколишній рідині. Ці іони тягнуть за собою молекули води, створюючи рух.

Послідовність знімків у таймлапсі, що показують траєкторії частинок-трасерів поруч із роботом, що складається з трьох з’єднаних двигунів.

Цей підхід працює, оскільки він не має рухомих частин. Електроди достатньо міцні, щоб їх можна було багаторазово переносити між зразками за допомогою мікропіпетки без пошкоджень. Живлені світлом LED, вони продовжують плавати місяцями.

Маленькі сонячні панелі, що живлять цих роботів, виробляють лише 75 нановатів. Щоб забезпечити їхню роботу, команда з Мічигану розробила схеми, що працюють при дуже низьких напругах, зменшуючи споживання більш ніж у 1000 разів. Вони також повністю переосмислили роботу програмного забезпечення, зводячи те, що зазвичай вимагало кілька інструкцій, до одних команд, які поміщаються у мікроскопічну пам’ять.

Результат: перший субміліметровий робот із повним комп’ютером. Процесор, пам’ять, датчики — повний комплект. Ніхто раніше не робив цього на такій масштабності.

Ці роботи здатні точно визначати температуру з точністю до третини градуса Цельсія — шість десятих градуса за Фаренгейтом для тих, хто віддає перевагу імперській системі. Вони можуть рухатися у напрямку до більш теплих регіонів або повідомляти значення температури, що слугують індикаторами клітинної активності — потенційно моніторинг окремих клітин.

Щоб передавати свої вимірювання, дослідники створили спеціальну інструкцію, яка кодує дані у “хвилях” невеликого танцю, що виконує робот. Вчені спостерігають через мікроскоп і декодують повідомлення. Це схоже на комунікацію бджіл, пояснив Девід Блау, професор електротехніки та обчислювальної техніки Університету Мічигану.

Роботи програмуються за допомогою імпульсів світла, які також їх живлять. Кожен має унікальну адресу, що дозволяє дослідникам завантажувати різні програми в різні одиниці. Вони можуть працювати незалежно або у координації, рухаючись у патернах, схожих на рої риб, досягаючи швидкості до одного довжини тіла за секунду.

Майбутні версії зможуть зберігати більш складні програми, інтегрувати нові датчики або працювати у більш агресивних середовищах. Поточний дизайн — це платформа — їхня система руху працює на електроніці, яку можна виготовляти масштабно і за низькою ціною.

“Це справді лише перша глава”, заявив Міскін. “Ми показали, що можливо помістити мозок, датчик і мотор у щось майже невидиме і зробити так, щоб воно виживало і працювало місяцями.”

“Коли у вас є така база”, додав він, “можна додавати будь-який тип інтелекту та функціональності.”