科学家将计算机放入一个沙粒大小的机器人中

来源：PortaldoBitcoin 原标题：科学家将计算机放入沙粒大小的机器人中 原始链接： 研究人员刚刚将自主机器人缩小到沙粒大小。这些机器人能够思考——在某种程度上。

宾夕法尼亚大学和密歇根大学(美国)的一个团队制造了微型机器——尺寸为200×300×50微米，等同于一粒沙子——它们在液体中游动，检测温度变化，自主做出决策，并连续运行数月。每个单元的生产成本约为一美分。

这些小型机器人完全自主。没有线缆、磁场或外部操控（如操纵杆）。只有一个微型计算机、传感器和推进系统，压缩在几乎肉眼不可见的物体中。

“我们将自主机器人的尺寸缩小了10,000倍，”宾夕法尼亚工程学院的助理教授Marc Miskin表示。“这为可编程机器人开辟了全新的尺度。”

这一创新解决了困扰机器人技术40年的难题：如何制造在一毫米以下自主运行的机器。电子技术持续缩小，但机器人未能跟上。这个尺度的物理挑战很大——Miskin解释说，在这个尺度上推动水就像推动焦油一样，微小的手臂或腿会轻易断裂。

因此，团队完全放弃了传统设计。它们不弯曲或弯折肢体，而是产生电场，移动周围液体中的带电粒子。这些离子带动水分子，形成运动。

一组时间推移的图像，投影出由三个相连的电机组成的机器人附近追踪粒子的轨迹。

这种方法之所以有效，是因为没有运动部件。电极足够坚固，可以反复用微量吸管在样品间转移而不损坏。在LED光源的驱动下，它们可以持续游动数月。

为这些机器人供能的微型太阳能电池板仅产生75纳瓦。为了实现正常工作，密歇根团队开发了在极低电压下运行的电路，将能耗降低了1000多倍。他们还需要彻底重新设计软件，将通常需要多条指令的操作浓缩成单一的专用命令，存储在微型存储器中。

结果是：第一个配备完整计算机的亚毫米级机器人。处理器、存储器、传感器——完整的套件。在这个尺度上，之前没人做到过。

这些机器人能够以精确到三分之一摄氏度（对喜欢使用英制系统的人来说是六分之六度华氏度）的温度检测能力。它们可以朝向更热的区域移动，或报告温度值，作为细胞活动的指标——潜在地监测单个细胞。

为了传达测量结果，研究人员设计了一条特殊指令，将数据编码在机器人执行的小舞蹈的“波动”中。科学家通过显微镜观察并解码信息。正如密歇根大学电气与计算机工程教授David Blaauw所解释的那样，这类似于蜜蜂的通信。

这些机器人由光脉冲控制，也由光脉冲供能。每个机器人都有唯一的地址，允许研究人员在不同单元中加载不同程序。它们可以独立工作，也可以协同运动，模仿鱼群的模式，速度可达每秒一个身体长度。

未来版本可能存储更复杂的程序，集成新传感器，或在更恶劣的环境中运行。当前的设计是一种平台——其推进系统由可以大规模、低成本制造的电子元件组成。

“这实际上只是第一章，”Miskin表示。“我们展示了在几乎看不见的东西中放置大脑、传感器和电机的可能性，并让它们存活和工作数月。”

“当你拥有这个基础，”他补充说，“就可以添加各种智能和功能。”