Инфузория на Python. Ученые создали микророботов с «мозгами», которые стоят меньше одного цента
NewsMakerКомпьютер, датчики и тяга на световом питании в корпусе меньше миллиметра.
Долгое время казалось, что у микророботов есть потолок: как только устройство становится меньше миллиметра, ему уже не хватает места и энергии на «мозги». В итоге самые маленькие образцы двигались лишь под внешним управлением, их буквально водили за руку магнитными катушками, ультразвуком или оптикой, а самостоятельности там почти не было. Теперь команда исследователей из Университета Пенсильвании и Мичиганского университета заявила, что смогла наконец пробить эту границу и сделать микроробота, который действительно умеет сам воспринимать среду, принимать решения и действовать.
Новый робот имеет размеры 210 × 340 × 50 микрометров, это сопоставимо с размером инфузории. При этом внутри у него помещается полноценная вычислительная система с памятью, датчиками и исполнительными элементами для движения. По оценке авторов, по объему такой «программируемый» робот получается примерно в 10 тысяч раз меньше прежних автономных решений, которые упирались в рубеж около 1 мм.
Главная проблема ниже миллиметра не в том, что сложно «уменьшить железо», а в том, что физика начинает играть против разработчиков. Энергия в микромасштабе хранится хуже, двигаться в вязкой среде труднее, а утечки в транзисторах становятся заметнее. Поэтому раньше приходилось выбирать: либо миниатюрность, либо вычисления и автономность. Марк Мискин, соавтор работы и ассистент-профессор электротехники и системной инженерии в Пенсильвании, объясняет решение просто: все компоненты проектировались специально под жизнь в таких размерах. Компьютер, сенсоры и «моторы» были кастомными, чтобы резко сократить энергопотребление и сэкономить место.
Питается устройство не от батарейки, а от света. На борту стоят фотоэлементы, которые забирают энергию от внешнего LED-источника, а дальше процессор запускает алгоритмы и управляет движением. В качестве сенсора используется температурный датчик с разрешением около 0,1 градуса Цельсия. Для движения применяются четыре платиновых электрода, которые создают электрокинетический поток жидкости без каких-либо подвижных деталей. Вся система укладывается примерно в 100 нановатт, это сравнимо с энергетическим «бюджетом» одноклеточного организма.
Долгое время казалось, что у микророботов есть потолок: как только устройство становится меньше миллиметра, ему уже не хватает места и энергии на «мозги». В итоге самые маленькие образцы двигались лишь под внешним управлением, их буквально водили за руку магнитными катушками, ультразвуком или оптикой, а самостоятельности там почти не было. Теперь команда исследователей из Университета Пенсильвании и Мичиганского университета заявила, что смогла наконец пробить эту границу и сделать микроробота, который действительно умеет сам воспринимать среду, принимать решения и действовать.
Новый робот имеет размеры 210 × 340 × 50 микрометров, это сопоставимо с размером инфузории. При этом внутри у него помещается полноценная вычислительная система с памятью, датчиками и исполнительными элементами для движения. По оценке авторов, по объему такой «программируемый» робот получается примерно в 10 тысяч раз меньше прежних автономных решений, которые упирались в рубеж около 1 мм.
Главная проблема ниже миллиметра не в том, что сложно «уменьшить железо», а в том, что физика начинает играть против разработчиков. Энергия в микромасштабе хранится хуже, двигаться в вязкой среде труднее, а утечки в транзисторах становятся заметнее. Поэтому раньше приходилось выбирать: либо миниатюрность, либо вычисления и автономность. Марк Мискин, соавтор работы и ассистент-профессор электротехники и системной инженерии в Пенсильвании, объясняет решение просто: все компоненты проектировались специально под жизнь в таких размерах. Компьютер, сенсоры и «моторы» были кастомными, чтобы резко сократить энергопотребление и сэкономить место.
Питается устройство не от батарейки, а от света. На борту стоят фотоэлементы, которые забирают энергию от внешнего LED-источника, а дальше процессор запускает алгоритмы и управляет движением. В качестве сенсора используется температурный датчик с разрешением около 0,1 градуса Цельсия. Для движения применяются четыре платиновых электрода, которые создают электрокинетический поток жидкости без каких-либо подвижных деталей. Вся система укладывается примерно в 100 нановатт, это сравнимо с энергетическим «бюджетом» одноклеточного организма.