研究人员刚刚将自主机器人缩小到尘埃的大小。这些机器人可以思考——某种程度上。

来自宾夕法尼亚大学和密歇根大学的团队制造了微型机器——200 x 300 x 50 微米，大小与一粒盐相当——它们能够在液体中游动，感知温度变化，自主做出决策，并能持续工作数月。每个机器人的生产成本约为一美分。

这些小机器人是完全自主的。没有电线，没有磁场，没有外部操纵杆。只有一个微小的计算机、传感器和一个推进系统，挤进几乎用肉眼看不见的东西里。

“我们制造的自主机器人小了 10,000 倍，”宾夕法尼亚大学工程学院助理教授马克·米斯金告诉科学日报。“这为可编程机器人开辟了一个全新的尺度。”

这一突破解决了困扰机器人技术 40 年的问题：如何制造在一毫米以下独立运行的机器。电子元件不断缩小，但机器人并没有跟上。这个尺度的物理环境非常严酷——米斯金解释说，穿过水的感觉就像穿过焦油，而微小的手臂或腿则会断裂。

因此，团队完全抛弃了传统设计。与其弯曲或伸展肢体，这些机器人产生一个电场，推动周围液体中的带电粒子。这些离子拖动水分子，从而产生运动。

一个由三个电机连接在一起的机器人的示踪粒子轨迹的投影时间延迟图。（图片来源：宾夕法尼亚大学的卢卡斯·汉森和威廉·赖因哈特）

这种方法之所以有效，是因为它没有运动部件。电极足够耐用，可以在样本之间用微量移液器反复转移而不受损坏。由 LED 灯供电，它们可以持续游动数月。

为这些机器人供电的微型太阳能电池板仅产生 75 纳瓦特。为了使其工作，密歇根大学设计了在极低电压下运行的电路，将能耗降低了超过 1,000 倍。他们还必须完全重新思考软件的工作方式，将通常需要许多指令的内容浓缩为适合微型内存的单个专用命令。

结果：第一个配备完整计算机的亚毫米机器人。处理器、内存、传感器——全套设备。在这个尺度上，之前没有人做到过。

一个微型机器人，完全集成了传感器和计算机，足够小，可以平衡在指纹的边缘上。图片来源：宾夕法尼亚大学的马克·米斯金（插图：一枚美国一美分硬币上的微型机器人，显示比例。图片来源：密歇根大学的迈克尔·西马里）

这些机器人可以将温度检测到三分之一摄氏度——对于那些喜欢英制单位的人来说是六分之十华氏度。它们可以朝着温暖的区域移动，或报告作为细胞活动代理的温度值——可能监测单个细胞。

为了传达它们的测量结果，研究人员设计了一种特殊指令，将数据编码在机器人表演的小舞蹈的“摆动”中。科学家通过显微镜观察并解码信息。密歇根大学电气与计算机工程教授大卫·布劳说，这就像蜜蜂的交流方式。

这些机器人通过光脉冲进行编程，同时也为其供电。每个机器人都有一个独特的地址，允许研究人员在不同的单元上加载不同的程序。它们可以独立工作或协调成组，像鱼群一样以每秒一个身体长度的速度移动。

未来的版本可以存储更复杂的程序，集成新的传感器，或在更恶劣的环境中运行。目前的设计是一个平台——其推进系统与可以大规模廉价制造的电子元件配合使用。

“这实际上只是第一章，”米斯金说。“我们已经证明可以将一个大脑、一个传感器和一个电机放入几乎看不见的东西中，并让它存活并工作数月。”

“‘一旦你有了这个基础，”他补充道，“你就可以在上面叠加各种智能和功能。”

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