Στη ρομποτική, όπως και σε τόσα πολλά πράγματα, το μικρό είναι όμορφο. Το πρόβλημα είναι ότι η κατασκευή τους σε ςξαιρετικά μικρά μεγέθη είναι σχεδόν αδύνατη. «Η κατασκευή ρομπότ που λειτουργούν ανεξάρτητα σε μεγέθη κάτω του ενός χιλιοστού είναι απίστευτα δύσκολη», λέει ο καθηγητής ρομποτικής Μαρκ Μίσκιν στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια (Penn State). «Ο τομέας έχει ουσιαστικά κολλήσει σε αυτό το πρόβλημα εδώ και 40 χρόνια».
Τώρα, ερευνητές στο Penn και στο Πανεπιστήμιο του Michigan δημιούργησαν τα μικρότερα, πλήρως προγραμματιζόμενα, αυτόνομα ρομπότ στον κόσμο, συσκευάζοντας σημαντικές χωρητικότητες σε μια συσκευή μικρότερη από έναν κόκκο άμμου.
Αυτά είναι πολύ μικρά αντικείμενα, μόλις ορατά με γυμνό μάτι, αλλά ικανά να αντιλαμβάνονται το περιβάλλον τους, να αντιδρούν σε αυτό και να κινούνται σε πολύπλοκα μοτίβα. Όπως περιγράφεται σε μια νέα δημοσίευση στο περιοδικό Science Robotics, λειτουργούν με απειροελάχιστα μικρές ποσότητες ενέργειας και αποκτούν ισχύ από το φως.
«Αυτά είναι τα μικρότερα προγραμματιζόμενα αυτόνομα ρομπότ που έχω δει», δήλωσε στην Wall Street Journal ο Κέβιν Τσεν, επιστήμονας ρομποτικής του MIT που δεν συμμετείχε στη συγκεκριμένη εργασία. «Αυτή είναι μια συναρπαστική πρόοδος για την κοινότητα της νανορομποτικής».
Η ομάδα του Μίσκιν στο Penn παρείχε το σύστημα πρόωσης. Τα ρομπότ εργάζονται σε υγρά περιβάλλοντα και κινούνται δημιουργώντας ένα μικροσκοπικό ηλεκτρικό πεδίο που πιέζει τα κοντινά μόρια νερού. Χωρίς μικροσκοπικά χέρια και πόδια, τα οποία είναι δύσκολο να κατασκευαστούν και εύκολο να σπάσουν, τα ρομπότ είναι αρκετά ανθεκτικά και μπορούν να «κολυμπάνε» για μήνες, εφόσον έχουν μια πηγή ενέργειας.
Μικροσκοπικά ρομπότ για ιατρικές εφαρμογές
Συζητώντας την ανακάλυψη, οι επιστήμονες ρομποτικής συχνά αναφέρουν την ταινία του 1966 «Φανταστικό Ταξίδι» ως πλαίσιο αναφοράς. Στην ταινία, μια ομάδα επιστημόνων συρρικνώνεται προσωρινά σε μικροσκοπικό μέγεθος για να εισέλθει και να επισκευάσει το σώμα ενός συναδέλφου επιστήμονα που αγωνίζεται να επιβιώσει μετά από απόπειρα δολοφονίας.
Τα μικροσκοπικά ρομπότ έχουν πιθανές ιατρικές λειτουργίες, είπε ο Μίσκιν, όπως η ακριβής αναφορά τοπικών θερμοκρασιών μέσα στο σώμα ή η ανάκτηση ιστού από τη βάση ενός δοντιού για δοκιμή. Τα ρομπότ σε ταξίδια στο σώμα μας (που, ίσως, εισάγονται με ένεση) θα μπορούσαν ακόμη και να τροφοδοτούνται από το φως, καθώς ορισμένα είδη φωτός μπορούν να περάσουν μέσα από τον ανθρώπινο ιστό. Αλλά και οι υπέρηχοι θα μπορούσαν να λειτουργήσουν, είπε ο Μίσκιν.
Το εργαστήριο του Ντέβιντ Μπλάου στο Μίσιγκαν δημιούργησε τον μικροσκοπικό ενσωματωμένο υπολογιστή που επιτρέπει στα ρομπότ να προγραμματίζονται με παλμούς φωτός ώστε να ανταποκρίνονται αυτόνομα στο περιβάλλον τους. Κάθε ρομπότ, εξοπλισμένο με τον δικό του εγκέφαλο, θα μπορούσε να λαμβάνει διαφορετικές εντολές, έτσι ώστε διαφορετικά ρομπότ να μπορούν να αναλαμβάνουν διαφορετικά μέρη μιας μεγαλύτερης εργασίας, όπως η εύρεση διαδρομής ή η χαρτογράφηση ενός μικρού χώρου.
Χορεύοντας μεταδίδουν πληροφορίες
«Σχεδιάσαμε μια ειδική εντολή υπολογιστή που κωδικοποιεί μια τιμή, όπως τη μετρούμενη θερμοκρασία, στις κινήσεις ενός μικρού χορού που εκτελεί το ρομπότ», δήλωσε στην Journal ο Μπλάου. «Στη συνέχεια, εξετάζουμε αυτόν τον χορό μέσω μικροσκοπίου με μια κάμερα και αποκωδικοποιούμε από τις κινήσεις τι μας λένε τα ρομπότ». Οι κινήσεις γίνονται δεδομένα που μπορούν να αναλυθούν «για να εξαχθεί αυτόματα η τιμή που μεταδίδει το ρομπότ», δήλωσε o Μπλάου.
Ένας δεύτερος τομέας πιθανής χρήσης θα μπορούσε να είναι η κατασκευή μικροσκοπικών συσκευών όπως τσιπ υπολογιστών με περίπλοκα κυκλώματα, καθώς τα ρομπότ είναι ικανά να επιμεταλλώνουν και να χαράζουν σε πολύ μικρή κλίμακα. Σε μια προηγούμενη εργασία, ο Μίσκιν και οι συνάδελφοί του ανέφεραν τις δυνατότητές τους να «καλλιεργούν μέταλλο στο σώμα τους και να συνδέονται μεταξύ τους» για την επισκευή άλλων υλικών.
Αλλά επειδή τα μικρά ρομπότ είναι προγραμματιζόμενα—και πιθανότατα θα είναι πολύ φθηνά—οι χρήστες μπορεί κάλλιστα να φανταστούν κάθε είδους εφαρμογές που δεν έχουν ακόμη προβλεφθεί. Πόσο φθηνά θα είναι; Η αρχική παρτίδα κατασκευάστηκε για περίπου 10 δολάρια το καθένα, αλλά οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι ένας εμπορικός παραγωγός που θα αυξήσει την αποδοτικότητα θα μπορούσε πιθανώς να τα κατασκευάσει για ένα σεντ.
Αυτό που δεν μπορούν να κάνουν τα ρομπότ—ακόμα—είναι να επικοινωνούν μεταξύ τους, όπως μπορούν να το κάνουν τα μυρμήγκια και τα κύτταρα. Αλλά οι επιστήμονες εργάζονται πάνω σε αυτό.