ابتكر باحثون أصغر روبوتات مستقلة قابلة للبرمجة بالكامل في العالم؛ آلات ميكروسكوبية عائمة قادرة على الاستشعار والاستجابة للبيئة، تعمل لأشهر وتكلف بنسًا واحدًا لكلٍ منها. أبعاد هذه الروبوتات تقارب 0.2 by 0.3 by 0.05 millimeters، وهو حجم مشابه لكثير من الكائنات الحية الدقيقة.
تعتمد الروبوتات على الطاقة الضوئية وتتلقى الطاقة والبرمجة عبر نبضات ضوئية. لكل روبوت معرف فريد يسمح بإرسال تعليمات مختلفة لأجهزة فردية. دفعة وُصفت في مجلة Science Robotics كانت مجهزة بمستشعرات حرارة بدقة تصل إلى ثلث درجة مئوية، وتبلغ الروبوتات عن درجات الحرارة المقاسة عن طريق الهزّ، حركة قارنها الباحثون بـ«رقصة الاهتزاز» لدى النحل.
طور فريقان منفصلان الدفع والحوسبة ثم توحّدت جهودهما. مارك ميسكين، أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية ونظم الهندسة في University of Pennsyvlania، هو المؤلف الرئيسي للدراستين في Science Robotics وProceedings of the National Academy of Sciences. ساهم ديفيد بلاو ودينيس سيلفستر، أستاذا الهندسة الكهربائية والحاسوب في UM، بتصاميم حوسبة صغيرة جدًا وكانا مؤلفين رئيسيين لدراسة Science Robotics.
تكون حركة الروبوتات في الماء معقدة لأن المقاومة واللزوجة تهيمن على المقياس الميكروي. لذلك يتجنب تصميم الدفع الأجزاء المتحركة؛ فبدلاً من ذلك تولد الروبوتات مجالًا كهربائيًا يدفع الأيونات في السائل، وهذه الأيونات تدفع جزيئات الماء المجاورة فتولد قوة تدفع الروبوت، وقد وُصفت هذه الآلية في PNAS. كما أن حواسيب الروبوت تعمل على طاقة ضئيلة جدًا: نفذت مجموعة بلاو برنامجًا باستخدام 75 nanowatts، وهو مقدار أقل بمقدار 100,000 مرة مما تتطلبه الساعة الذكية، وتغطي الألواح الشمسية معظم مساحة الروبوت لجمع هذه الطاقة، بينما كبس المهندسون تعليمات التحكم في تعليمة خاصة واحدة لتناسب الذاكرة الصغيرة.
يرى الباحثون أن هذه الأجهزة قد تطور الطب عبر مراقبة صحة الخلايا الفردية وتساعد التصنيع ببناء أجهزة على المقياس الميكروي. وتشمل الإمكانيات المستقبلية تخزين برامج أكثر تعقيدًا، الحركة بشكل أسرع، إضافة مستشعرات جديدة، أو العمل في بيئات مختلفة.
- الدعم الأساسي: National Science Foundation
- دعم إضافي: University of Pennsylvania Office of the President, Air Force Office of Scientific Research, Army Research Office
- دعم إضافي: Packard Foundation, Sloan Foundation, Fujitsu Semiconductors
كلمات صعبة
- مستقل — لا تعتمد على جهاز آخر للعملمستقلة
- برمجة — كتابة أو إعداد التعليمات للأجهزةالبرمجة
- بعد — المسافة أو الحجم في اتجاه معينأبعاد
- مستشعر — جهاز يقيس شيئًا في البيئةمستشعرات
- لزوجة — مقدار مقاومة السائل لحركته أو تدفقهاللزوجة
- أيون — ذرة أو مجموعة مشحونة كهربائيًاالأيونات
- حوسبة — تشغيل مهام حسابية ومعالجة المعلوماتالحوسبة
- طاقة — قوة يمكن الحصول عليها من الضوءالطاقة الضوئية
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- كيف قد تُحسن هذه الروبوتات رعاية المرضى عند مراقبة صحة الخلايا الفردية؟ اذكر أمثلة أو فوائد محتملة.
- ما التحديات الهندسية أو العملية التي تتوقعها عند تشغيل هذه الروبوتات في بيئات مختلفة، مثل داخل جسم الإنسان أو في مصانع؟
- هل ترى مخاطر أخلاقية أو بيئية مرتبطة بنشر روبوتات متناهية الصغر ومؤلفة من مواد رخيصة؟ اشرح وجهة نظرك مع أمثلة.
