نجح باحثون في جامعة بنسلفانيا بالولايات المتحدة في تطوير روبوتات مجهرية ذاتية التشغيل تُعد من الأصغر في العالم، حيث لا يتجاوز حجمها حجم الخلية الحية. وتتمتع هذه الروبوتات بقدرات متقدمة تشمل السباحة، واستشعار درجة الحرارة، والعمل ضمن مجموعات منسقة، مع القدرة على العمل بشكل مستقل لعدة أشهر اعتمادا على الطاقة الضوئية.

تحدي تصغير الروبوتات

على الرغم من أن تصغير حجم الروبوتات كان هدفا رئيسيا في مجال الروبوتات منذ ما يقارب 40 عاما، فإن الوصول إلى أحجام أقل من المليمتر دون التضحية بقدرات المعالجة الداخلية ظل أمرا بالغ الصعوبة، بسبب القيود الفيزيائية لعالم الميكرو.

إلا أن الفريق البحثي تمكن من تجاوز هذه العقبات، وقدم أصغر روبوتين ذاتيي البرمجة بالكامل، بحسب ما نقل موقع Interesting Engineering.

حجم يقارب الكائنات الحية الدقيقة

وفقا لما نشرته مجلة Science Robotics، يبلغ حجم كل روبوت نحو:

0.2 × 0.3 × 0.05 مليمتر

وهو حجم يقارب البكتيريا والكائنات أحادية الخلية. ورغم هذا الحجم المتناهي الصغر، تستطيع هذه الآلات المجهرية:

استشعار البيئة المحيطة

التحرك في مسارات معقدة

الاستجابة لتغيرات درجة الحرارة

تنسيق حركتها ضمن مجموعات.

تكلفة منخفضة وعمر تشغيلي طويل

من أبرز مميزات هذه الروبوتات:

انخفاض تكلفة التصنيع

عدم احتوائها على أجزاء ميكانيكية متحركة

عملها الكامل باستخدام الضوء كمصدر للطاقة

وبفضل هذا التصميم، تتمتع الروبوتات بمتانة عالية وقدرة على العمل لفترات طويلة، حتى في البيئات السائلة.

آلية حركة مبتكرة دون محركات

بدلا من استخدام مراوح أو مفاصل تقليدية، تعتمد الروبوتات على:

توليد مجال كهربائي

يؤثر هذا المجال في جزيئات الماء المحيطة

ما يؤدي إلى خلق قوة دفع تسمح لها بالسباحة

وتتيح هذه الآلية للروبوتات:

العمل لعدة أشهر متواصلة

التحرك بسهولة باستخدام أدوات دقيقة مثل الماصات المجهرية

السباحة بشكل جماعي يشبه حركة أسراب الأسماك

معالجات فائقة الصغر واستهلاك طاقة منخفض

يعتمد الذكاء الاصطناعي لهذه الروبوتات على حواسيب فائقة الصغر طُورت في جامعة ميشيغان.

وتتميز هذه المعالجات بما يلي:

استهلاك طاقة لا يتجاوز 75 نانوواط

استهلاك أقل بنحو 100 ألف مرة مقارنة بالساعات الذكية.

الطاقة الشمسية والبرمجة بالضوء

تُغطى معظم أسطح الروبوتات بـ:

خلايا شمسية لتحويل الضوء إلى طاقة

مستقبلات ضوئية تُستخدم في البرمجة

ويتم إرسال نبضات ضوئية لتزويد الروبوتات بالطاقة أو لإعطائها أوامر جديدة. كما يمتلك كل روبوت معرّفا فريدا يتيح توجيه تعليمات مخصصة له.

آفاق مستقبلية واستخدامات محتملة

يخطط الباحثون لتطوير أجيال مستقبلية من هذه الروبوتات عبر:

إضافة مستشعرات أكثر تطورا

توسيع قدراتها البرمجية

تمكينها من العمل في بيئات أكثر قسوة

ويرى العلماء أن هذه التكنولوجيا قد تُحدث تحولا جذريا في مجالات مثل الطب الدقيق والتصنيع المجهري.