انقلاب در مقیاس میکرو: کوچکترین ربات مستقل دنیا به اندازه دو تار مو عرض دارد

دنیای فناوری همیشه به سمت بزرگ‌تر و سریع‌ترشدن پیش نمی‌رود؛ گاهی تمام هنر مهندسی در کوچک‌کردن خلاصه می‌شود. دانشمندان دانشگاه‌های پنسیلوانیا و میشیگان بالاخره قفل یکی از سخت‌ترین چالش‌های چند دهه اخیر را شکستند.

به‌گزارش دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه پنسیلوانیا، تیم پژوهشگران موفق به ساخت کوچک‌ترین ریزربات‌های خودران و برنامه‌پذیر جهان شده‌اند. عرض این ماشین‌های میکروسکوپی تنها ۲۰۰ میکرومتر است؛ یعنی اگر فقط دو تار موی انسان را کنار هم بگذارید، به ضخامت یکی از این ربات‌ها می‌رسد.

نکته‌ی شگفت‌انگیز ماجرا اینجاست که میکروربات‌ها مثل عروسک نیستند که با کنترل از راه دور هدایت شوند. آن‌ها محیط اطراف را حس می‌کنند، تصمیم می‌گیرند و بدون دریافت هیچ دستوری از بیرون، مأموریت خود را انجام می‌دهند.

حرکت‌کردن در ابعاد میکروسکوپی اصلا شبیه به دنیای ما نیست. در این مقیاس، نیروهای فیزیکی مثل اصطکاک و غلظت مایعات، هیولاهای قدرتمندی هستند. حرکت در مایع برای رباتی با طول یک‌پنجم میلی‌متر، درست شبیه به این است که یک انسان بخواهد در استخری از قیر غلیظ شنا کند.

کوچک‌ترین بدن جهان، به کوچک‌ترین مغز جهان هم نیاز دارد. تیم دانشگاه میشیگان یک ریزرایانه‌ی کامل شامل پردازنده مرکزی، حافظه و حسگرها را روی تراشه‌ای با ابعاد کمتر از یک میلی‌متر پیاده‌سازی کرد. این کامپیوتر ریز، انرژی خود را از پنل‌های خورشیدی نانومتری می‌گیرد و مصرف آن تنها ۷۵ نانووات است؛ یعنی بیش از ۱۰۰ هزار برابر کمتر از انرژی مصرفی یک ساعت هوشمند معمولی.

اما شگفت‌انگیزترین بخش، هزینه‌ی ساخت است. تولید هر کدام از این ربات‌ها در مقیاس انبوه، تنها یک سنت هزینه دارد. حتی کیت کامل آزمایشگاهی برای کنترل و برنامه‌ریزی آن‌ها هم نیازمند تجهیزات لوکس نیست.

مارک میسکین، استاد مهندسی و رهبر پروژه می‌گوید: «ما سیستمی با هزینه کلی حدود ۱۰۰ دلار ساختیم که تقریبا به خوبی میکروسکوپ‌های ۱۰۰ هزار دلاری کار می‌کند. چون خود ربات کارهای سخت را انجام می‌دهد، نیازی نیست مدام بالای سرش باشید.»

با تمام هیجانات، هنوز تا تزریق این ربات‌ها به خون انسان فاصله‌ی بسیاری داریم. مهم‌ترین مانع، وابستگی مطلق به نور است. این ربات‌ها باتری ندارند و درست مثل سلول‌های بدن که به خون نیاز دارند، آن‌ها هم به منبع نور مداوم محتاج‌اند.

چالش‌هایی نیز وجود دارد. برای مثال، اگر نور را خاموش کنید، ربات نه تنها می‌ایستد، بلکه دچار فراموشی کامل می‌شود. با روشن‌شدن دوباره‌ی نور، ربات ریست می‌شود و هیچ خاطره‌ای از برنامه‌ی قبلی خود ندارد. ذخیره انرژی در چنین ابعاد کوچکی، هنوز یکی از گره‌های کور مهندسی است.

مشکل دیگر، سوخت سمی فعلی آن‌هاست که برای سلول‌های زنده خطرناک است. البته پژوهشگران قول داده‌اند که با جایگزینی مدارهای سازگارتر، به زودی نسخه‌هایی را ببینیم که با محیط بدن انسان سازگاری دارند.

در نهایت، پتانسیل نهایی این فناوری خیره‌کننده است: از ترمیم تک‌تک سلول‌های بیمار گرفته تا ساختن مدارهای الکترونیکی پیچیده در ابعاد نانو. دنیای زیر یک میلی‌متر، تازه در حال گشودن دروازه‌هایش به روی بشر است.