ساخت رباتی که از یک دانه نمک کوچک‌تر است

غزال زیاری: اخیراً مهندسان موفق به ساخت یک ربات حیرت‌انگیز و خارق‌العاده شده‌ان  که آن‌قدر کوچک است که به‌سختی دیده می‌شود؛ اما نکته جالب‌توجه اینجاست که همین ربات به‌صورت خودکار حس می‌کند، فکر کرده و عمل می‌کند.

اعضای تیم سازنده بر این باورند که این اختراع مشترک، کوچک‌ترین ربات برنامه‌پذیر جهان است که می‌تواند به‌طور خودکار در مایعات حرکت کند و حجم طرح‌های قبلی را تا حدود ۱۰ هزار برابر کاهش داده است.

ساخت و توسعه این ربات، محصول مشترک محققان دانشگاه‌های پنسیلوانیا و میشیگان است که طبق ادعای آن‌ها تا امروز، هیچ‌کس یک کامپیوتر واقعی (مجهز به پردازنده، حافظه، سنسورها و سیستم پیشران) را در پلتفرمی به این کوچکی قرار نداده است.

ابعاد حیرت‌انگیز این ربات

یک خال پوستی، از این دستگاه بی‌نهایت کوچک، بزرگ‌تر است و اگر بخواهیم اندازه این ربات را در نظر بگیریم، می‌توان آن را به‌اندازه یک‌دانه نمک دانست. ربات مدنظر ما، آن‌قدر کوچک است که می‌تواند روی برآمدگی خطوط اثرانگشت تعادل خودش را حفظ کند.

در حقیقت، این ربات به‌سختی قابل‌رؤیت است و تنها ۲۰۰ در ۳۰۰ میکرومتر عرض و ۵۰ میکرومتر ضخامت دارد. اگر این ربات را روی یک سکه قرار دهید، این میکرو ربات حتی از تاریخ ضرب شده روی سکه هم کوچک‌تر است و اگر پلک بزنید، ممکن است آن را گم کنید.

این ربات به‌رغم اندازه خیلی کوچکش، پتانسیل بالایی دارد و طبق ادعای سازندگان، این پلتفرم کاملاً برنامه‌ریزی‌پذیر (که تنها زمانی کار می‌کند که در مایع غوطه‌ور باشد) می‌تواند با استفاده از سلول‌های خورشیدی که تنها حدود ۱۰۰ نانووات توان تولید می‌کنند، حرکت کرده، حس کند، عمل کند و محاسبات انجام دهد.

این ربات حتی می‌تواند دمای مایعی که در آن غوطه‌ور است را اندازه‌گیری کند و آن اندازه‌گیری‌ها را با انجام یک “رقص” کوچک، مشابه نحوه ارتباط زنبورهای عسل مخابره می‌کند.

مارک میسکین، مهندس نانو رباتیک دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «این فقط فصل اول ماجراست. ما نشان داده‌ایم که می‌توان یک مغز، یک سنسور و یک موتور را در شی بسیار کوچکی قرار داد و کاری کرد که ماه‌ها به فعالیت ادامه دهد. وقتی چنین پایه‌ای داشته باشید، می‌توانید انواع هوشمندی و عملکردها را روی آن لایه گذاری کنید. این کار درهای جدیدی را به روی آینده‌ای کاملاً متفاوت برای رباتیک در مقیاس میکرو، باز می‌کند.»

تا قبل از این، کوچک‌ترین ربات‌های خودمختار و برنامه‌ریزی‌پذیر اندازه‌ای در حدود یک میلی‌متر داشتند؛ این ربات‌ها برای اولین بار حدود دو دهه پیش‌ساخته شده بودند. اما از آن زمان تا امروز، تلاش‌ها برای کوچک‌تر کردن رباتیک به مانع متفاوتی برخورد کرده بود: فیزیک منحصربه‌فرد مقیاس میکرومتر؛ جایی که نیروهایی مثل Drag و ویسکوزیته جای نیروی گرانش و اینرسی را می‌گیرند.

میسکین در این رابطه توضیح دادد: «وقتی چیزی به‌اندازه کافی کوچک باشد، فشار آوردن به آب مانند فشار آوردن در میان قیر است.»

تلفیقی از دو اختراع برای خلق ربات

درنهایت موفقیت در این مسیر، با ترکیب دو اختراع اخیر به دست آمد: یک کامپیوتر میکروسکوپی که توسط محققان دانشگاه میشیگان توسعه یافت و یک سیستم پیشران طراحی شده ویژه که در دانشگاه پنسیلوانیا ساخته شد.

سیستم پیشران به هیچ قطعه متحرکی متکی نیست؛ این میکرو ربات هیچ زائده‌ای شبیه به دست و پا ندارد؛ چرا که ساخت چنین زائده‌هایی در ابعاد کوچک سخت است و به‌راحتی می‌شکنند. در عوض، این سیستم با ایجاد یک میدان الکتریکی که جریانی از مولکول‌ها را در اطراف بدنه ربات ایجاد می‌نماید، کار می‌کند. میسکین دراین‌باره گفت: «دقیقاً مثل این است که ربات در یک رودخانه متحرک باشد، اما خود ربات هم باعث حرکت رودخانه شود.»

دیوید بلاو، دانشمند کامپیوتر دانشگاه میشیگان هم اعلام کرده که گنجاندن یک کامپیوتر در چنین پلتفرم کوچکی مستلزم بازنگری کلی در برنامه‌نویسی کامپیوتری و مدارهای نیمه‌هادی بود. نتیجه تمام این تلاش‌ها منجر به ساخت و ارائه یک میکرو ربات شد که ساخت آن پنج سال زمان برده و می‌تواند با ربات‌های دیگر همگام شود و گروه‌های متحرک و پیچیده‌ای شبیه به دسته‌های ماهی ایجاد کند.

ازنظر تئوری، این گروه‌ها می‌توانند به مدت چندین ماه به‌طور خودمختار به کار خود ادامه دهند، به شرطی که توسط نور LED روی صفحات خورشیدی‌شان شارژ شوند.

محققان خوش‌بین هستند که با گذشت زمان و پیشرفت‌های بیشتر، بتوانند حافظه داخلی ربات‌های ابتدایی را افزایش دهند تا بدین ترتیب امکان بهره‌گیری از برنامه‌نویسی پیچیده‌تری که رفتارهای خودمختار پیشرفته‌تری تولید می‌کند، فراهم شود. شاید روزی یک دستگاه میکروسکوپی مثل این، به نگهبان سلامت سلولی بدن ما تبدیل شود.

از شواهد و قراین این‌طور به نظر می‌رسد که از ربات‌های کوچک، امکانات بزرگی رشد می‌کنند.

منبع: sciencealert

۵۸۳۲۱