सूक्ष्म मशीनें: कैसे रोबोटिक्स में अगली बड़ी चीज़ वास्तव में काफी छोटी है

नील आर्मस्ट्रांग द्वारा "मानव जाति के लिए एक बड़ी छलांग" कहे जाने के आधी सदी बाद, तकनीकी नवाचार छोटा हो गया है। हां, हम अभी भी विशाल, गगनचुंबी इमारतों और रॉकेटों की गुरुत्वाकर्षण-विरोधी शक्ति से रोमांचित होते हैं, लेकिन कई बड़ी प्रगतियाँ ऐसे पैमाने पर होती हैं जो उनके मुकाबले अकल्पनीय रूप से बहुत छोटी होती हैं बीता हुआ साल. मोबाइल उपकरणों की नई पीढ़ी - चाहे वे लैपटॉप, स्मार्टफोन और स्मार्ट घड़ियाँ हों - अपने पहले से ही पतले पूर्ववर्तियों की मोटाई से मात्र मिलीमीटर कम; पहले से ही छोटे और पोर्टेबल उपकरणों को और भी छोटा और अधिक पोर्टेबल बना रहा है। CRISPR/cas9 तकनीक वैज्ञानिकों को एकल जीन को संपादित करने की अनुमति देती है; परिणामस्वरूप संभावित रूप से घातक बीमारियों का उन्मूलन हो सकता है। नई नैनोमीटर-स्केल प्रक्रियाएं चिप डिजाइनरों को एकीकृत सर्किट की सतह पर और अधिक ट्रांजिस्टर निचोड़ने की अनुमति देती हैं; इस प्रक्रिया में हर 12-18 महीनों में कंप्यूटिंग शक्ति दोगुनी हो जाएगी।

रोबोटिक्स की दुनिया भी इससे अलग नहीं है। सोचें कि रोबोट बोस्टन डायनैमिक्स जैसे हैं'

कुत्ते से प्रेरित स्पॉट रोबोट या ह्यूमनॉइड एटलस रोबोट क्या वे नवप्रवर्तन के शीर्ष पर हैं, केवल इसलिए क्योंकि वे सबसे अधिक दृश्यमान हैं? इतना शीघ्र नही! स्पेक्ट्रम के छोटे सिरे पर, प्रगति इतनी स्पष्ट नहीं हो सकती है - लेकिन, अपने पैमाने पर, वे और भी अधिक रोमांचक हो सकती हैं।

सूक्ष्म रोबोटों की दुनिया में आपका स्वागत है, रोबोटिक्स की एक ऐसी शैली जो अपने धात्विक बड़े भाइयों और बहनों की तुलना में कम रुकती है और ध्यान आकर्षित करती है, लेकिन संभावित रूप से हर तरह से परिवर्तनकारी होती है। ये रोबोट सूक्ष्म या नैनोस्केल सर्जिकल कार्यों को अंजाम देने से लेकर अन्य ग्रहों की खोज तक व्यापक अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकते हैं।

उदाहरण हर जगह हैं

इस प्रौद्योगिकी के क्रियाशील प्रदर्शन हर जगह हैं। हाल ही में, दक्षिणी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक बनाया उड़ने वाला, कीड़ों से प्रेरित रोबोट इसका वजन सिर्फ 95 मिलीग्राम है और यह एक पैसे से भी छोटा है।

इस बीच, उदाहरण के लिए, जर्मनी के मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर इंटेलिजेंट सिस्टम्स में इंजीनियरों ने ऐसा किया है एक छोटी चलाने योग्य कार बनाई. यह तब तक विशेष रूप से असामान्य नहीं लगता जब तक आप यह न सुन लें कि जिस कार की बात हो रही है वह कोई छोटी कार नहीं है शेवरले स्पार्क या फोर्ड फिएस्टा की तरह, बल्कि एक कार के आकार का रोबोट जो सिर्फ 40 से 50 माइक्रोमीटर अंदर है आकार। यह एक मानव बाल के व्यास का लगभग आधा है। लैब ने ऐसी स्वयं-संयोजन करने वाली मोबाइल माइक्रोमशीनों की एक श्रृंखला बनाई है, जिन्हें उनकी आवश्यकता के आधार पर विभिन्न प्रकार की विभिन्न संरचनाओं में इकट्ठा करने के लिए प्रोग्राम किया जा सकता है। और अभी यह समाप्त नहीं हुआ है।

"हमारी टीम ने [कई] नए सिंथेटिक और बायो-हाइब्रिड माइक्रोरोबोट प्रस्तावित किए हैं," डॉ. मेटिन सिट्टीमैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट के फिजिकल इंटेलिजेंस विभाग के निदेशक ने डिजिटल ट्रेंड्स को बताया। “सिंथेटिक छोटे पैमाने के रोबोट के रूप में, हमने मल्टी-लोकोमोशन और मल्टी-फ़ंक्शनल ऑपरेशन क्षमता वाले विभिन्न नरम आकार-प्रोग्राम योग्य वायरलेस मोबाइल रोबोट का प्रदर्शन किया है। ऐसे नरम छोटे रोबोट जेलीफ़िश, कैटरपिलर, वॉर्म्स, स्पर्मेटोज़ोइड्स और बीटल लार्वा जैसे नरम छोटे जानवरों से प्रेरित हुए हैं। बायो-हाइब्रिड माइक्रोरोबोट्स के रूप में, हमारे पास संलग्न डिलीवरी के लिए बैक्टीरिया- और शैवाल-संचालित माइक्रोस्विमर भी प्रस्तावित हैं। लक्ष्य क्षेत्रों में कार्गो, जबकि वे सूक्ष्म वातावरण, [जैसे] रासायनिक या ऑक्सीजन ग्रेडियेंट, पीएच परिवर्तन, और महसूस करते हैं रोशनी।"

जब लोग माइक्रोबॉट्स के बारे में बात करते हैं तो बहुवचन में "वे" शब्द का बहुत प्रयोग किया जाता है। हम कई बड़े आकार के रोबोटों को एक साथ काम करने पर विचार कर सकते हैं, लेकिन यह केवल कुछ ही एक-दूसरे के साथ मिलकर काम करने की संभावना है। ग्रीन डे के "बुलेवार्ड ऑफ ब्रोकन ड्रीम्स" की व्याख्या करने के लिए, इस पैमाने के रोबोट अकेले चलने (या रोल करने, या क्रॉल करने, या तैरने, या छलांग लगाने) के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। स्पेक्ट्रम के छोटे सिरे पर ऐसा नहीं है।

जॉर्जिया टेक में माइक्रो-रोबोट पर काम कर रहे पीएचडी उम्मीदवार डिया ग्यू किम ने कहा, "पारंपरिक रोबोट के साथ, रोबोट को परिष्कृत और आमतौर पर जटिल कार्य करने में सक्षम होना चाहिए।" “हालांकि, माइक्रो-रोबोट के साथ वे अधिक सस्ते और सरल हो सकते हैं। एक विशिष्ट जटिल क्रिया को करने के लिए [एक] एकल रोबोट पर निर्भर रहने के बजाय, उनका एक बड़ा समूह विभिन्न क्रियाओं को पूरा करने के लिए अलग-अलग तरीकों से बातचीत कर सकता है।

किम जिन रोबोटों पर काम कर रहे हैं, उनकी लंबाई कुछ मिलीमीटर है, जो एक चींटी के आकार के बराबर है। (हालाँकि, भविष्य में, टीम को और भी छोटे प्रदर्शन की उम्मीद है।) कहा जाता है "ब्रिसल-बॉट्स,” 3डी-मुद्रित रचनाएँ चार या छह ब्रिसल जैसे पैरों पर चलती हैं। उनकी पीठ पर लेड जिरकोनेट टाइटेनेट से बने पीजोइलेक्ट्रिक एक्चुएटर की उपस्थिति के कारण, उन्हें छोटे कंपन का उपयोग करके चलाया जा सकता है।

हम उनका उपयोग कैसे करेंगे?

"मेरे लिए सबसे आदर्श वास्तविक दुनिया एप्लिकेशन [इन रोबोटों के लिए] कठिन पहुंच वाले क्षेत्रों तक पहुंचने के लिए ब्रिसल-बॉट्स के बड़े समूह का उपयोग करना है, जैसे कि बड़े बुनियादी ढांचे के अंदर दरारें या जटिल मशीनरी में छोटे अंतराल, जहां इंसान या विशिष्ट रोबोट जाकर सर्वेक्षण नहीं कर सकते,'' किम जारी रखा. "[वे काम कर सकते हैं] कीड़ों के चारे के व्यवहार की नकल करके और रुचि के डेटा को वापस [संचारित करके]।"

इस बीच, मेटिन सिट्टी का मानना ​​है कि चिकित्सा क्षेत्र वह जगह है जहां ये छोटे रोबोट सबसे अधिक उपयोगी होंगे। “मेरा मानना ​​है कि मोबाइल माइक्रोरोबोटिक्स का सबसे अधिक वैज्ञानिक और सामाजिक प्रभाव स्वास्थ्य सेवा में होगा, जहां वायरलेस माइक्रोरोबोट मानव शरीर के अंदर अभूतपूर्व या दुर्गम क्षेत्रों तक पहुंच सकते हैं," सिट्टी जारी रखा. “[यह उपयोगी हो सकता है] गैर-इनवेसिव या न्यूनतम इनवेसिव चिकित्सा निदान और छोटी या लंबी अवधि के उपचार के लिए। इसलिए, मेरे समूह ने विभिन्न चिकित्सा अनुप्रयोगों, जैसे लक्षित कैंसर थेरेपी, एम्बोलिज़ेशन, रक्त का थक्का खोलना, बायोप्सी और माइक्रोसर्जरी के लिए हमारे नए माइक्रोरोबोट्स को लागू करने पर ध्यान केंद्रित किया है।

ऐसे और भी बहुत से विचार हैं जहां से ये दोनों आए। निरंतर इमेजिंग एजेंटों से लेकर अपने से कहीं अधिक बड़ी वस्तुओं को स्थानांतरित करने में सक्षम रोबोटों की सूक्ष्म-टीमों से लेकर चुंबक-नियंत्रित सूक्ष्म-रोबोट तक जो वस्तुओं को हटा सकते हैं दूषित जल से भारी धातुएँ, ऐसे कुछ क्षेत्र हैं जहां माइक्रो-रोबोट कुछ क्षमता में उपयोगी साबित नहीं हो सके। जैसे-जैसे शोधकर्ताओं ने कठिन ढलानों से लेकर शारीरिक तरल पदार्थों के माध्यम से तैरने तक, विभिन्न प्रकार के इलाकों में जाने की अपनी क्षमता दिखाई है, वे केवल और अधिक उपयोगी हो जाएंगे।

निःसंदेह, अड़चनें अभी भी मौजूद हैं। बड़े रोबोटों की तरह, इनमें रोबोटों को बिना बांधे रखने, उन्हें अधिक चुस्त बनाने और उन्हें अधिक आसानी से बड़े पैमाने पर निर्मित करने की चुनौती शामिल है। चिकित्सा अनुप्रयोगों के मामले में, उपयोग करने से पहले उन्हें सुरक्षित साबित करने की भी आवश्यकता होगी शानदार यात्रा-मानव शरीर के माध्यम से शैली मिशन। लेकिन इन चुनौतियों पर काम किया जा रहा है, परिष्कृत किया जा रहा है और, कई मामलों में, दुनिया भर में शोधकर्ताओं की बढ़ती संख्या द्वारा हल किया जा रहा है।

जैसा कि भौतिक विज्ञानी रिचर्ड फेनमैन ने एक बार माइक्रो-रोबोटिक्स के छोटे चचेरे भाई, नैनोटेक्नोलॉजी के क्षेत्र के बारे में कहा था, "नीचे काफी जगह है।” लेकिन यह निश्चित रूप से रुचि की कमी के कारण नहीं है!

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