研究人員最近在賓夕法尼亞大學發佈了一項突破性成果，揭示了全球最小的全自動可編程機器人，這些微觀機器人由密歇根大學開發的智能系統驅動。這些微型游泳機器人能夠感知周圍環境、作出決策，甚至在幾個月內獨立運行。每個機器人的體積約為 0.2 x 0.3 x 0.05 毫米，幾乎不可見，與細菌和單細胞生物處於同一尺度。
儘管這些機器人非常小巧，但它們能夠以複雜的模式移動，對溫度變化作出反應，甚至能夠協調集體運動。最引人注目的是，它們的生產成本僅約一分錢，並且依賴光源運行，沒有任何移動部件，這一設計使得它們在液體環境中具有極高的耐用性。這些機器人代表了微型機器人技術的一次長期期待的突破，這一領域多年來一直面臨獨立運動、感知和計算的挑戰。
隨著電子設備的逐步縮小，機器人的發展卻相對滯後。在微觀尺度上實現獨立運動尤為困難，主要是因為水在此尺度下的行為與大尺度有很大不同。賓夕法尼亞大學的電氣與系統工程助理教授 Marc Miskin 表示，我們已經製作了比以往小 10,000 倍的自動機器人，開啟了可編程機器人的全新尺度。
這些機器人在水中工作時，運動並不像游泳，而更像是在濃稠的糖漿中推進。它們不使用螺旋槳或關節，而是採用了優雅的解決方案：通過移動周圍的液體來實現運動。機器人生成的電場使液體中的離子運動，這些離子再推動附近的水分子，產生推力將機器人向前推進。這一推進系統沒有任何運動部件，使得機器人能夠在水中游動數月，並且可以輕鬆使用微量移液管進行轉移。
這些機器人的智能來自密歇根大學開發的超微型計算機。這些微小處理器的功耗僅需 75 奈瓦特，大約是智能手錶的 100,000 倍。研究的資深作者 David Blaauw 表示，我們看到賓夕法尼亞大學的推進系統和我們的微型計算機正好可以配合起來。為了實現這一點，團隊必須徹底重新設計微觀尺度上程序的編寫和執行方式。
機器人表面的大部分區域都覆蓋著太陽能電池，這些電池不僅用於收集光能供電，還可作為光學接收器。光脈衝不僅用於給機器人供電，還用於編程，每個機器人都有一個獨特的識別碼，使其能夠接收個性化指令。當前的機器人配備了溫度傳感器，能夠檢測到攝氏度內的 0.3 度差異。這些機器人可以向較暖的區域移動，或通過擺動來報告溫度變化，這一行為類似於蜜蜂的舞蹈。
研究人員指出，這僅是第一步。他們已經證明，可以將大腦、傳感器和馬達整合到幾乎不可見的微小物體中，並使其在數月內存活並正常運作。未來版本的機器人可能會攜帶更多的傳感器，儲存更複雜的程序，或在更嚴苛的環境中運作，這可能會對醫療和微型製造業產生深遠的影響。
