خبر کامل
کوچک‌ترین ربات‌های خودمختار جهان؛ ماشین‌های ۲۰۰ میکرومتری با قابلیت پایش سلولی
دانشمندان دانشگاه‌های پنسیلوانیا و میشیگان با ساخت کوچک‌ترین ربات‌های خودمختار و قابل برنامه‌ریزی جهان، گامی بزرگ در حوزه فناوری‌های میکروسکوپی برداشتند. این ماشین‌های فوق‌ریز با عرض حدود ۲۰۰ میکرومتر، تقریباً دو برابر ضخامت موی انسان، قادرند محیط اطراف خود را حس کنند، تصمیم بگیرند و بدون نیاز به فرمان خارجی به‌طور مستقل عمل نمایند. پژوهشگران معتقدند این فناوری در آینده می‌تواند برای پایش سلامت سلول‌های بدن یا رساندن هدفمند دارو به نقاط مشخص برای درمان بیماری‌ها به کار رود.
چالش حرکت در مقیاس میکرو و سامانه پیشرانش
دستاورد اصلی این پژوهش، امکان حرکت مستقل رباتی به طول تنها یک‌پنجم میلی‌متر است؛ چالشی که دهه‌ها دانشمندان در تلاش برای حل آن بوده‌اند. در مقیاس میکروسکوپی، نیروهای فیزیکی مانند اصطکاک و گرانروی تأثیر بسیار بیشتری دارند؛ به‌طوری‌که حرکت در مایع برای چنین ابعادی مشابه شنا کردن انسان در ماده‌ای غلیظ مانند قیر است.
تغذیه و حرکت با نور و میدان الکتریکی
برای غلبه بر این مانع فیزیکی، تیم دانشگاه پنسیلوانیا یک سامانه پیشرانش جدید طراحی کرده است. این میکروربات‌ها با نور LED تغذیه می‌شوند و در محلولی از پراکسید هیدروژن حرکت می‌کنند که نقش سوخت را ایفا می‌نماید. مکانیسم حرکت به شرح زیر است:
- ربات با ایجاد یک میدان الکتریکی، یون‌های موجود در محلول را به حرکت درمی‌آورد.
- این یون‌ها به‌نوبه خود مولکول‌های آب را می‌کشند و باعث حرکت ربات می‌شوند.
- ربات‌ها می‌توانند با تنظیم این میدان الکتریکی، الگوهای حرکتی پیچیده‌ای ایجاد کرده و حتی به‌صورت گروهی با سرعتی معادل طول بدن خود در هر ثانیه حرکت کنند.
قلب تپنده ربات: کوچک‌ترین رایانه جهان
کوچک‌ترین ربات خودمختار جهان به کوچک‌ترین رایانه جهان نیز نیاز دارد؛ عنوانی که به رایانه توسعه‌یافته توسط تیم دیوید بلاو در دانشگاه میشیگان تعلق دارد. پژوهشگران این ریزرایانه را با سامانه حرکتی طراحی‌شده در پنسیلوانیا یکپارچه کرده و یک رایانه کامل شامل پردازنده، حافظه و حسگرها را روی تراشه‌ای کوچک‌تر از یک میلی‌متر ساخته‌اند.
مصرف انرژی فوق‌العاده پایین
این ربات‌ها نور مورد نیاز خود را از طریق پنل‌های خورشیدی میکروسکوپی دریافت می‌کنند که تنها ۷۵ نانووات توان تولید می‌نماید. این توان بیش از ۱۰۰ هزار برابر کمتر از مصرف یک ساعت هوشمند است. به همین دلیل، مدارهای این ریزرایانه با ولتاژهای بسیار پایین کار می‌کنند و مصرف انرژی آن‌ها بیش از هزار برابر کاهش یافته است.
هزینه انقلابی و کاربردهای بالقوه
یکی از نکات قابل توجه این پروژه، هزینه بسیار پایین سامانه است. هر ربات در تولید انبوه حدود یک سنت هزینه دارد و تجهیزات لازم برای برنامه‌ریزی و کنترل آن‌ها نیز گران‌قیمت نیست.
مارک میسکین، استاد مهندسی دانشگاه پنسیلوانیا و نویسنده اصلی این پژوهش، اظهار داشت که کل سامانه کنترلی با هزینه‌ای حدود ۱۰۰ دلار ساخته شده است. این مجموعه شامل LEDهای معمولی، یک رایانه رزبری‌پای و یک سیستم تصویربرداری متشکل از دوربین تلفن همراه با لنز ماکرو است؛ سامانه‌ای که عملکردی هم‌سطح میکروسکوپ‌های پیشرفته ۱۰۰ هزار دلاری دارد.
این میکروربات‌ها به حسگرهای الکترونیکی مجهز هستند که می‌توانند دما را با دقت یک‌سوم درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری کنند و از این طریق سلامت سلول‌های منفرد را پایش نمایند. در کنار کاربردهای پزشکی، پژوهشگران به استفاده از این ربات‌ها برای مونتاژ قطعات در مقیاس میکروسکوپی نیز امیدوارند. آن‌ها معتقدند این فناوری می‌تواند هزینه‌ها را کاهش داده، سرعت طراحی را افزایش داده و فرآیند مالکیت فکری را ساده‌تر کند.
موانع پیش روی کاربردهای پزشکی
با وجود پتانسیل بالا، موانعی جدی برای کاربرد پزشکی این ربات‌ها وجود دارد:
- نیاز به نور مداوم: ربات‌ها برای فعالیت به نور دائمی نیاز دارند و با قطع نور خاموش شده و حافظه آن‌ها پاک می‌شود.
- سمی بودن محلول: نسخه فعلی این ربات‌ها در محلولی از پراکسید هیدروژن فعالیت می‌کنند که برای سلول‌های زنده سمی است.
پژوهشگران با اذعان به این محدودیت‌ها تأکید می‌کنند که این مشکلات قابل حل است و تیم پژوهشی در حال کار روی توسعه نسخه‌های جدید با عملگرهای زیست‌سازگار است. به گفته میسکین، مقیاس میکرو دنیایی شگفت‌انگیز است و داشتن عامل‌های کوچکی که انسان بتواند آن‌ها را برنامه‌ریزی و کنترل کند می‌تواند درهای تازه‌ای به روی فناوری بگشاید.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
