微型机器人革命:微若尘埃 智比爬虫

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来源 | The New York Times

作者 | Kenneth Chang

编译 | 科技行者

就像弗兰肯斯坦的故事一样,Marc Miskin的机器造物最初同样一动不动,但却在时不时之间获得了自由活动的能力。

不过有有哪些机器人的尺寸非常微小,如同一颗灰尘。一块计算机使用的芯片之上,都还后能 并排放置成千上万这个小型机器人。若果大伙儿儿一声令下,有有哪些小东西就会行动起来,自由地到处爬行。

宾夕法尼亚大学电气与系统工程学教授Miskin博士表示,“大伙儿儿都还后能 使用大伙儿儿最喜爱的硅电子产品,在里边安装上肢体,原本就都还后能 构建起上百万个原本的微型机器人。听起来不可思议?但大伙儿儿的发展愿景若果如此。”

他认为有有哪些微型单元拥有多种用途,且尺寸与有有还有一个细胞相仿。它们都还后能 爬进手机电池当中,清洁接口并恢复其续航能力。它们也是原因成为神经科学家眼中的福音,得以钻入人类大脑以测量神经信号。是原因体积小巧,有有哪些有有还有一个培养皿都还后能 容纳数百万个的微型机器人还可用于测试网络与通信领域的诸多新鲜构思。

▲ 身处草履虫旁边的微型机器人。研究人员们设想利用有有哪些微型爬虫测量人类大脑中的信号。

这项研究最初于今年3月在波士顿召开的美国物理针灸学会会议上提出,也代表着物理学大师理查德-费曼在1959年演讲内容的最新成果,即《底部仍有足够的空间(There’s Plenty of Room at the Bottom)》。在那次演讲中,费曼先生探讨了如何将信息打包成原子级形态学 ,以及分子级机器的变形技术。

在过去的五十年当中,费曼对于信息存储的预测是原因基本实现。Miskin博士表示,“但对于第还有一个目标,即机器的小型化,大伙儿儿真的才时候开始英语 英语 了了。”

有有哪些新型机器人所采用的基础技术,与计算机芯片完整篇 相同。康奈尔大学物理学家Paul McEuen解释称,“大伙儿儿所做的一切,其基本原理都来自上世纪六十年代的硅芯片。制造一块1150微米的硅芯片并如此哪些大不了,真正的突破在于如何在原本的微观尺度上制造机器人手臂的外骨骼,也若果执行器。”

在与McEuen博士与另一位康奈尔大学物理学家Itai Cohen的公司企业合作 研究期间,Miskin博士开发出并不是新型技术,都还后能 将硅与钛材料叠倒入硅片之上。当施加电压后,铂金属会收缩而钛继续保持刚性,从而使得原本的平面实现弯折。这个弯折能力即成为驱动机器人肢体的马达,每个机器人的肢体由为宜1150个原子组成。

事实上,这个基本设计思路未必新鲜。几十年以来,加州大学伯克利分校的Kris Pister等研究人员时不时在讨论“智能尘埃”议题,希望利用这个微波的传感器报告环境具体情况。但在开发实用版本时,为了适应电池的形态学 ,智能尘埃变得不再是尘埃——而更像是智能砂砾。

Miskin博士则通过剔除电池防止了供电疑问报告 。相反,他通过向安放入去机器人背面的微型太阳能电池板照射激光为机器人提供动力。

在评价Miskin博士、McEuen博士及其公司企业合作 者们的工作成果时,Pister博士表示“我未必这真的很酷。大伙儿开发出一台超小型机器人,都还后能 通过激光照射的土办法对其进行控制,这他说会带来多种有趣的应用方向。”

是原因有有哪些机器人采用传统的硅技术进行制造,时候应该都还后能 很轻松地利用机载传感器测量温度是原因电脉冲。

Miskin博士指出,当大伙儿发现这台机器人的运行电压如此几分之一伏特,且功率仅为十亿分之一瓦时,电气工程同事们感到难以置信:“「你的意思是,让我把大伙儿儿的成果拿走,时候直接给它装上脚?」「没错,若果原本。」「让让我都还后能 利用它进行计算试验,并完成其它各种工作?」大伙儿对此真的感到非常兴奋。”

但挑战仍然存在。对于注入大脑的机器人,激光显然无法继续为其提供动力。(Miskin博士说,在类似场景下磁场是原因是比较好的供能选项。)他更希望新的机器人都还后能 游泳而非爬行。(对于小型机器,游泳是原因更为困难,是原因人类的血液比较粘稠,这就像昆虫不能自己在蜂蜜中自行行动一样。)

然而,Miskin博士仍然非常乐观,并希望都还后能 在未来几年之内读懂都还后能 展示的实用微型产品。

他总结称,“却说 人都会感到好奇,询问大伙儿儿到底须要完成几只项创新。而我未必有点硬喜欢这个项目,若果是原因其中的工作却说 会功能性层面的——没错,并如此有哪些创新。大伙儿儿若果找到业已存在的零件,并将它们组合在同时。”