دانشمندان موفق شده اند کوچک ترین ربات های خودران جهان را بسازند که می توانند مستقل حرکت کنند و روزی برای درمان بیماری ها یا پایش سلامت سلول ها به کار روند.

به گزارش ایسنا، دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا (Penn) و دانشگاه میشیگان موفق به ساخت کوچک ترین ربات های خودران و قابل برنامه ریزی جهان شده اند. هر یک از این ربات ها تنها حدود 200 میکرومتر عرض دارند و تقریبا دو برابر ضخامت یک تار موی انسان هستند. این ماشین های بسیار ریز می توانند محیط اطراف خود را حس کنند، تصمیم بگیرند و بدون دریافت دستور خارجی به طور مستقل عمل کنند. به گفته سازندگانشان، چنین فناوری ای می تواند روزی برای پایش سلامت سلول های منفرد در بدن یا رساندن دارو به نقاط مشخص برای درمان بیماری ها به کار رود.

به نقل از نیواطلس، دستاورد اصلی پژوهشگران این بود که رباتی به طول تنها یک پنجم میلی متر را قادر ساختند بدون کمک خارجی حرکت کند. این چالشی است که دانشمندان دهه ها در تلاش برای حل آن بوده اند. در مقیاس میکروسکوپی، نیروهای فیزیکی مانند کشش و گران روی تأثیر بسیار قوی تری دارند؛ به طوری که حرکت در مایع در این ابعاد، برای انسان معادل شنا کردن در قیر است.

برای غلبه بر این مشکل، تیم پنسیلوانیا یک سامانه پیشرانش جدید طراحی کرد. این میکروربات ها با نور ال ای دی تغذیه می شوند و در محلولی از پراکسید هیدروژن فعالیت می کنند که سوخت حرکت آن ها را فراهم می کند. ربات با ایجاد یک میدان الکتریکی، یون های موجود در محلول اطراف را به حرکت درمی آورد و این یون ها نیز مولکول های آب را با خود می کشند. میکروربات ها می توانند این میدان الکتریکی را تنظیم کنند تا در الگوهای پیچیده حرکت کنند و حتی به صورت گروهی و هماهنگ با سرعتی تا یک طول بدن در ثانیه پیش بروند.

کوچک ترین ربات خودران جهان به کوچک ترین رایانه جهان هم نیاز دارد. عنوانی که به رایانه ای تعلق دارد که توسط تیم دیوید بلااودر دانشگاه میشیگان توسعه داده شده است. پژوهشگران این ریزرایانه را با سامانه پیشرانش پن تطبیق دادند و یک رایانه کامل شامل پردازنده، حافظه و حسگرها را روی تراشه ای با اندازه ای کمتر از یک میلی متر ساختند. این ربات نور را از طریق صفحه های خورشیدی میکروسکوپی دریافت می کند که تنها 75 نانووات توان تولید می کنند که بیش از 100 هزار برابر کمتر از یک ساعت هوشمند است. به گفتهٔ بلااو، گروه او مجبور شد مدارهای ریزرایانه را با ولتاژهای بسیار پایین به کار بیندازد و مصرف انرژی را بیش از هزار برابر کاهش دهد.

شاید شگفت انگیزترین ویژگی، هزینه کلی سامانه باشد. هرچند هزینه تولید هر ربات در مقیاس انبوه حدود یک سنت است، ممکن است تصور شود تجهیزات لازم برای برنامه ریزی و کنترل آن ها بسیار گران باشد اما چنین نیست.

مارک میسکین، استاد مهندسی پن و نویسنده اصلی این پژوهش، در ایمیلی گفت: حدود 100 دلار هزینه ساخت آن است. این گروه حتی نسخه ای کم هزینه از سامانه خود ساخته که از دیودهای LED معمولی و یک سامانهٔ تصویربرداری شامل دوربین گوشی هوشمند با لنز ماکرو استفاده می کند، رونمایی کردند. میسکین توضیح داد: این سامانه تقریبا به خوبی میکروسکوپ های پیشرفته 100 هزار دلاری ما عمل می کند.

این میکروربات ها به حسگرهای الکترونیکی مجهز هستند که می توانند دما را با دقتی در حد یک سوم درجه سانتی گراد اندازه گیری کنند؛ قابلیتی که امکان پایش سلامت سلول های منفرد را فراهم می کند. با این حال، پیش از کاربرد این فناوری در پزشکی، چالش هایی جدی باقی مانده است.

همان طور که سلول های بدن ما برای زنده ماندن به انرژی مداوم نیاز دارند، این میکروربات ها نیز بدون نور پیوسته قادر به کار نیستند. میسکین می گوید: اگر نور را خاموش کنید، ربات هم خاموش می شود و حافظه اش پاک می شود. با روشن شدن دوباره نور، ربات راه اندازی مجدد می شود، اما به یاد نمی آورد که چه برنامه ای روی آن اجرا شده بود. او توضیح می دهد که این ویژگی در سامانه های زیر میلی متری رایج است، زیرا میزان انرژی قابل ذخیره مثلا در یک باتری با حجم افزایش می یابد و در چنین فضای کوچکی ذخیره انرژی مفید بسیار دشوار است.

چالش دیگر این است که در نسخه فعلی، ربات ها در محلولی از پراکسید هیدروژن با غلظت 5 میلی مولار کار می کنند که برای سلول های زنده سمی است؛ بنابراین در شکل کنونی برای کاربردهای پزشکی مناسب نیستند. پژوهشگران این محدودیت را می پذیرند، اما آن را حل نشدنی نمی دانند.