研究者らは、世界で最も小さい完全にプログラム可能で自律的に動作する水中ロボットを作成しました。各ロボットは固有の識別子を持ち、光のパルスでエネルギーとプログラムの両方を受け取ります。大きさは0.2 × 0.3 × 0.05 ミリメートルで、多くの微生物と似たサイズです。Science Roboticsに記載された一群には、摂氏三分の一度以内の精度を持つ温度センサーが搭載され、測定は体を揺らす動きで報告されます。研究者はこの動きをミツバチの「ワグルダンス」に例えています。
推進機構は可動部を使わず、ロボットが周囲の液体中のイオンを押す電場を発生させ、そのイオンが近くの水分子を動かして力を生じさせます。この仕組みはPNASで説明されています。推進とコンピューティングは別々のチームにより開発され、共同で完成しました。主たる研究者にはMarc Miskin（University of Pennsyvlania、電気・システム工学助教授）がいて、Science RoboticsとProceedings of the National Academy of Sciencesの研究で筆頭著者です。David BlaauwとDennis Sylvester（UM、電気・コンピュータ工学教授）は超小型のコンピュータ設計を提供し、Science Roboticsの研究で上級著者となっています。
ロボットのコンピュータは非常に少ない電力で動作します。Blaauwのチームはロボットのプログラムを75 ナノワットで動かし、研究者らはこれはスマートウォッチが必要とする電力の100,000倍少ないと述べています。エネルギーを集めるためにソーラーパネルが大部分を占め、設計者は非常に小さなメモリに収めるために制御指示を単一命令に凝縮しました。研究者たちは個々の細胞の健康監視や微小スケールの装置組み立てなどでの利用を期待しています。将来はより複雑なプログラムの格納、より高速な移動、新たなセンサーの追加、異なる環境での動作が考えられています。
- Primary support: National Science Foundation
- Additional support: University of Pennsylvania Office of the President, Air Force Office of Scientific Research, Army Research Office, Packard Foundation, Sloan Foundation, Fujitsu Semiconductors
難しい単語
- 識別子 — 個体などを区別するための短い文字列
- パルス — 短い時間間隔で発生する光や信号
- 推進機構 — 物体を移動させるための仕組みや装置
- 電場 — 電気の力が及ぶ空間やその領域
- コンピューティング — 計算や情報処理を行う技術や活動
- ナノワット — 非常に小さな電力の単位の一つ
- 凝縮する — 多くの指示や情報を一つにまとめること凝縮しました
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ディスカッション用の質問
- 個々の細胞の健康監視などにこの超小型ロボットを使うことの利点と懸念は何ですか？具体例を挙げて説明してください。
- 光でエネルギーとプログラムを送る方法にはどんな長所と短所があると思いますか？
- 将来の改良で、どのようなセンサーや機能の追加が重要だと思いますか。その理由も述べてください。
