Pół wieku po pamiętnym wypowiedzeniu przez Neila Armstronga słów „wielki skok dla ludzkości” innowacje technologiczne stały się mniejsze. Tak, wciąż ekscytujemy się ogromnymi, drapaczymi chmur budynkami i pokonującą grawitację mocą rakiet, ale wiele największych postępów ma miejsce na skalę niewyobrażalnie małą w porównaniu z skalę przeszłoroczny. Nowe generacje urządzeń mobilnych – czy to laptopów, smartfonów, czy inteligentnych zegarków – zmniejszają grubość swoich i tak już cienkich poprzedników o zaledwie milimetry; czyniąc już małe i przenośne urządzenia jeszcze mniejszymi i bardziej przenośnymi. Technologia CRISPR/cas9 umożliwia naukowcom edycję pojedynczych genów; w rezultacie potencjalnie eliminując śmiertelne choroby. Nowe procesy w skali nanometrowej umożliwiają projektantom chipów wyciskanie coraz większej liczby tranzystorów na powierzchnię układów scalonych; podwajając przy tym moc obliczeniową co 12–18 miesięcy.
Zawartość
- Przykłady są wszędzie
- Jak je wykorzystamy?
Świat robotyki nie jest inny. Pomyśl, że roboty takie jak Boston Dynamics inspirowany psami robot Spot Lub humanoidalny robot Atlas znajdują się na szczycie stosu innowacji, po prostu dlatego, że są najbardziej widoczne? Nie tak szybko! Na mniejszym końcu spektrum postęp może nie być tak oczywisty, ale przy swojej skali może być jeszcze bardziej ekscytujący.
Witamy w świecie robotów w mikroskali – gatunku robotyki, który mniej przyciąga uwagę i przyciąga wzrok niż jego duzi bracia i siostry z metalu, ale potencjalnie jest w każdym calu tak samo przemieniający. Roboty te mogą być przydatne w szerokim zakresie zastosowań, od przeprowadzania wyczynów chirurgicznych w mikroskali i nanoskali po badanie innych planet.
Powiązany
- Wykończenie: jak naukowcy nadają robotom zmysły dotyku przypominające ludzkie
- Oto, co analizująca trendy A.I. uważa, że będzie to kolejna wielka rzecz w technologii
- Poznaj Xenoboty: żywe, biologiczne maszyny, które mogą zrewolucjonizować robotykę
Przykłady są wszędzie
Demonstracje tej technologii w działaniu są wszędzie. Niedawno naukowcy z Uniwersytetu Południowej Kalifornii zbudowali latający robot inspirowany owadami który waży zaledwie 95 miligramów i jest mniejszy niż grosz.
S1
Tymczasem na przykład w niemieckim Instytucie Inteligentnych Systemów Maxa Plancka inżynierowie to zrobili zbudował mały, sterowany samochód. Nie wydaje się to szczególnie niezwykłe, dopóki nie usłyszysz, że dany samochód nie jest małym samochodem jak Chevrolet Spark czy Ford Fiesta, ale raczej robot w kształcie samochodu o średnicy zaledwie 40–50 mikrometrów rozmiar. To około połowa średnicy pojedynczego ludzkiego włosa. W laboratorium zbudowano serię takich samoskładających się mobilnych mikromaszyn, które można zaprogramować tak, aby składały się w najróżniejsze konfiguracje, w zależności od wymagań. I to nie wszystko.
„Nasz zespół zaproponował [szereg] nowych syntetycznych i biohybrydowych mikrorobotów” Doktor Metin Sitti, dyrektor Departamentu Inteligencji Fizycznej Instytutu Maxa Plancka, powiedział Digital Trends. „Jako syntetyczne roboty małej skali zademonstrowaliśmy różne bezprzewodowe roboty mobilne z programowalnym miękkim kształtem, zdolne do wielu lokomocji i wielofunkcyjne. Inspiracją dla takich miękkich, malutkich robotów były miękkie, drobne zwierzęta, takie jak meduzy, gąsienice, gołąbki, plemniki i larwy chrząszczy. Jako mikroroboty biohybrydowe zaproponowaliśmy [również] mikropływaki napędzane bakteriami i algami, które dostarczają dołączone ładunek w regionach docelowych, gdy wyczuwają mikrośrodowisko, [takie jak] gradienty chemiczne lub tlenowe, zmiany pH i światło."
„[Mikroroboty mogą być przydatne] w nieinwazyjnej lub minimalnie inwazyjnej diagnostyce medycznej i leczeniu przez krótki lub długi czas”.
Słowo „oni”, podobnie jak liczba mnoga, jest często używane, gdy ludzie mówią o mikrobotach. Możemy rozważyć współpracę wielu dużych robotów, ale prawdopodobnie tylko kilka będzie działać w połączeniu ze sobą. Parafrazując „Boulevard of Broken Dreams” Green Day’a, roboty tej skali są zaprojektowane tak, aby chodzić (lub turlać się, czołgać, pływać lub skakać) samodzielnie. Nie dotyczy to mniejszego końca spektrum.
„Tradycyjne roboty muszą być zaawansowane i zdolne do wykonywania złożonych zadań, zazwyczaj samodzielnie” – powiedziała Dea Gyu Kim, doktorantka pracująca nad mikrorobotami w Georgia Tech. „Jednak dzięki mikrorobotom mogą one być tańsze i prostsze. Zamiast polegać na pojedynczym robocie, który wykona jedną konkretną, złożoną czynność, duża grupa robotów może wchodzić w interakcje na różne sposoby, aby wykonać różne czynności”.
Ten mały robot wyprodukowany w Georgia Tech jest ledwo widoczny
Roboty, nad którymi pracował Kim, mają kilka milimetrów długości i są mniej więcej wielkości mrówki. (Chociaż w przyszłości zespół ma nadzieję stworzyć jeszcze mniejsze.) Nazywany „szczeciniaste roboty”, wydrukowane w 3D kreacje poruszają się na czterech lub sześciu nogach przypominających włosie. Dzięki obecności na ich tylnej części piezoelektrycznego siłownika wykonanego z tytanianu cyrkonu ołowiu, można nimi sterować za pomocą niewielkich wibracji.
Jak je wykorzystamy?
„Najbardziej idealnym zastosowaniem [dla tych robotów] w świecie rzeczywistym jest dla mnie użycie dużej grupy robotów z włosiem, aby uzyskać dostęp do trudno dostępnych miejsc, takich jak pęknięcia w dużej infrastrukturze lub małe luki w skomplikowanych maszynach, gdzie ludzie lub typowe roboty nie mogą iść i wykonywać pomiarów” – Kim nieprzerwany. „[Mogą pracować] naśladując zachowania żerujące na owadach i [przesyłając] interesujące dane”.
Tymczasem Metin Sitti uważa, że te maleńkie roboty będą najbardziej przydatne w medycynie. „Wierzę, że mikrorobotyka mobilna będzie miała największy wpływ naukowy i społeczny na opiekę zdrowotną, gdzie bezprzewodowe mikroroboty mogą uzyskać dostęp do niespotykanych lub trudno dostępnych obszarów wewnątrz ludzkiego ciała”, Sitti nieprzerwany. „[To mogłoby być przydatne] w nieinwazyjnej lub minimalnie inwazyjnej diagnostyce medycznej i leczeniu przez krótki lub długi czas. Dlatego moja grupa skupiła się na zastosowaniu naszych nowych mikrorobotów do różnych zastosowań medycznych, takich jak celowana terapia przeciwnowotworowa, embolizacja, otwieranie skrzepów krwi, biopsja i mikrochirurgia”.
Pomysłów, skąd wzięły się te dwie rzeczy, jest znacznie więcej. Od agentów do ciągłego obrazowania, przez mikrozespoły robotów, które potrafią przenosić obiekty znacznie większe od nich samych, po mikroroboty sterowane magnesami, które potrafią usuwać metale ciężkie z zanieczyszczonej wodyistnieje kilka obszarów, w których mikroroboty nie mogłyby okazać się przydatne w pewnym zakresie. W miarę jak badacze w coraz większym stopniu wykazywali zdolność do poruszania się po różnorodnych terenach, od zdradliwych wzniesień po pływanie w płynach ustrojowych, będą one stawały się coraz bardziej przydatne.
Oczywiście wąskie gardła nadal istnieją. Podobnie jak w przypadku większych robotów, obejmuje to wyzwanie polegające na zasilaniu robotów bez konieczności utrzymywania ich na uwięzi, co zwiększa ich zwinność i ułatwia ich masową produkcję. W przypadku zastosowań medycznych należy również wykazać ich bezpieczeństwo, zanim będzie można je zastosować Fantastyczna podróżmisje w stylu poprzez ludzkie ciało. Jednak stale rosnąca liczba badaczy na całym świecie pracuje nad tymi wyzwaniami, udoskonala je i w wielu przypadkach rozwiązuje.
Jak powiedział kiedyś fizyk Richard Feynman o dziedzinie nanotechnologii, mniejszego kuzyna mikrorobotyki: „Na dole jest dużo miejsca.” Ale na pewno nie jest to spowodowane brakiem zainteresowania!
Zalecenia redaktorów
- Kolejna wielka rzecz w nauce jest już w Twojej kieszeni
- Przyszłość produkcji: spojrzenie w przyszłość na następną erę wytwarzania rzeczy
- Przyszłość sztucznej inteligencji: 4 ważne rzeczy, na które warto zwrócić uwagę w ciągu najbliższych kilku lat
- Inteligentne manekiny: jak technologia robotyki zmienia praktykę piłkarską
- Jak dane pomagają robotom odkurzającym sprzątać Twój dom z maksymalną wydajnością
