علماء يضعون كمبيوتر في روبوت بحجم حبة ملح

المصدر: PortaldoBitcoin العنوان الأصلي: Cientistas colocam computador em robô do tamanho de um grão de sal الرابط الأصلي: لقد قام الباحثون مؤخرًا بتقليل حجم الروبوتات المستقلة إلى حجم حبة ملح. وهذه الروبوتات تستطيع التفكير — بطريقة ما.

قام فريق من جامعة بنسلفانيا وجامعة ميشيغان (EUA) ببناء آلات مجهرية — بحجم 200 في 300 في 50 ميكرومتر، وهو حجم حبة ملح — تسبح في السوائل، تكتشف تغييرات درجة الحرارة، تتخذ قرارات بشكل مستقل وتعمل لعدة أشهر متتالية. كل وحدة تكلف حوالي سنت واحد لإنتاجها.

هذه الروبوتات الصغيرة مستقلة تمامًا. بدون أسلاك، أو حقول مغناطيسية، أو تحكم خارجي عبر عصا تحكم. فقط حاسوب صغير جدًا، وأجهزة استشعار، ونظام دفع مضغوط في شيء يكاد يكون غير مرئي للعين المجردة.

“قللنا حجم الروبوتات المستقلة بمقدار 10,000 مرة”، قال مارك ميسكين، أستاذ مساعد في Penn Engineering. “هذا يفتح أفقًا جديدًا تمامًا للروبوتات القابلة للبرمجة.”

تحل هذه الابتكارات مشكلة تحدي الروبوتات منذ 40 عامًا: كيف نبني آلات تعمل بشكل مستقل بأقل من ملليمتر. استمرت الإلكترونيات في التصغير، لكن الروبوتات لم تواكب ذلك. الفيزياء على هذا المستوى صعبة — شرح ميسكين أن دفع الماء على هذا المقياس يشبه دفع القطران، والأذرع أو الأرجل الصغيرة تتكسر ببساطة.

لهذا السبب، تخلت الفريق تمامًا عن التصاميم التقليدية. بدلاً من ثني أو مرونة الأعضاء، تولد هذه الروبوتات مجالًا كهربائيًا يحرك جزيئات مشحونة في السائل من حولها. هذه الأيونات تسحب معها جزيئات الماء، محدثة حركة.

سلسلة من الصور بتقنية timelapse تُظهر مسارات الجسيمات الملاحية بالقرب من روبوت مكون من ثلاثة محركات مترابطة.

تعمل هذه الطريقة لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة. الأقطاب الكهربائية مقاومة بما يكفي لنقلها مرارًا وتكرارًا بين عينات باستخدام ميكروبيبتا دون أن تتعرض للتلف. مدعومة بضوء LED، تواصل السباحة لعدة أشهر.

الألواح الشمسية الصغيرة التي تغذي هذه الروبوتات تنتج فقط 75 نانوواط. لتمكين التشغيل، طورت فريق ميشيغان دوائر تعمل بجهود منخفضة جدًا، مما يقلل الاستهلاك بأكثر من 1,000 مرة. كما اضطروا لإعادة التفكير تمامًا في وظيفة البرنامج، حيث قاموا بتكثيف ما يتطلب عادة عدة تعليمات إلى أوامر فريدة ومتخصصة، يمكن أن تتسع في ذاكرات مجهرية.

النتيجة: أول روبوت تحت ملليمتر كامل مزود بحاسوب كامل. معالج، ذاكرة، أجهزة استشعار — الحزمة الكاملة. لم يسبق لأحد أن فعل ذلك على هذا المقياس من قبل.

هذه الروبوتات تستطيع اكتشاف درجة الحرارة بدقة تصل إلى ثلث درجة مئوية — ستة أعشار درجة فهرنهايت لمن يفضل النظام الإمبراطوري. يمكنها التحرك نحو المناطق الأكثر دفئًا أو الإبلاغ عن قيم درجة الحرارة التي تعمل كمؤشرات على النشاط الخلوي — وربما مراقبة خلايا فردية.

للتواصل قياساتهم، أنشأ الباحثون أمرًا خاصًا يرمز البيانات في “تموجات” رقصة صغيرة ينفذها الروبوت. يراقب العلماء من خلال المجهر ويفكون شفرة الرسالة. إنها مثل تواصل النحل، شرح ديفيد بلاو، أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب في جامعة ميشيغان.

يتم برمجة الروبوتات بواسطة نبضات الضوء، التي تغذيها أيضًا. كل واحد منها لديه عنوان فريد، مما يسمح للباحثين بتحميل برامج مختلفة في وحدات مختلفة. يمكنها العمل بشكل مستقل أو منسق، والتحرك في أنماط تشبه أسراب الأسماك، بسرعة تصل إلى طول جسمها في الثانية.

الإصدارات المستقبلية قد تخزن برامج أكثر تعقيدًا، وتدمج مستشعرات جديدة، أو تعمل في بيئات أكثر قسوة. التصميم الحالي هو منصة — نظام الدفع الخاص بها يعمل مع إلكترونيات يمكن تصنيعها على نطاق منخفض التكلفة.

“هذه حقًا مجرد الفصل الأول”، قال ميسكين. “أظهرنا أنه من الممكن وضع دماغ، ومستشعر، ومحرك في شيء يكاد يكون غير مرئي وجعله ينجو ويعمل لعدة أشهر.”

“عندما تمتلك هذا الأساس”، أضاف، “من الممكن إضافة جميع أنواع الذكاء والوظائف.”