科学家将一台电脑塞进了一个只有一粒盐大小的机器人里

研究人员刚刚将自主机器人缩小到尘埃大小。而且这些机器人还能思考——某种程度上来说。

来自……的团队宾夕法尼亚大学密歇根大学制造出了微型机器——尺寸为200×300×50微米，相当于一粒盐的大小——它们可以在液体中游动，感知温度变化，自主做出决策，并能连续运行数月之久。每个微型机器的制造成本约为一美分。

这些小型机器人完全自主运行。没有电线，没有磁场，也没有外部操纵杆。它们只有一台微型计算机、传感器和一个推进系统，体积小到几乎肉眼无法看见。

宾夕法尼亚大学工程学院助理教授马克·米斯金表示：“我们已经将自主机器人的尺寸缩小了1万倍。”科学日报“这为可编程机器人开辟了一个全新的规模。”

这项突破解决了困扰机器人领域40年的难题：如何制造尺寸小于一毫米且能够独立运行的机器。电子元件不断缩小，但机器人却未能跟上步伐。在如此小的尺度下，物理定律极其残酷——米斯金解释说，在水中穿行就像在焦油中穿行，微小的手臂或腿很容易断裂。

因此，研究团队彻底摒弃了传统设计。这些机器人并非弯曲或伸展肢体，而是产生电场来推动周围液体中的带电粒子。这些离子带动水分子运动，从而产生运动。

这种方法之所以有效，是因为它没有活动部件。电极非常耐用，可以用微量移液器在不同样品间反复转移而不会损坏。它们由LED灯供电，可以持续游动数月。

为这些机器人供电的微型太阳能电池板仅能产生75纳瓦的功率。为了实现这一点，密歇根大学设计了工作电压极低的电路，将功耗降低了1000多倍。他们还必须彻底重新设计软件的工作原理，将通常需要多条指令才能完成的功能压缩成单个专用命令，使其能够存储在微型存储器中。

成果：首个搭载完整计算机的亚毫米级机器人。处理器、内存、传感器——一应俱全。此前从未有人在如此小的尺度上实现过。

这些机器人能够以摄氏度三分之一（华氏0.6度）的精度检测温度，方便那些喜欢英制单位的人理解。它们可以向更温暖的区域移动，或者报告温度值，这些温度值可以作为细胞活动的指标——理论上可以监测单个细胞的活动。

为了传递测量结果，研究人员设计了一种特殊的指令，将数据编码到机器人跳的一种小舞蹈的“摆动”中。科学家们通过显微镜观察并解码信息。密歇根大学电子与计算机工程教授大卫·布劳表示，这就像蜜蜂交流的方式。

这些机器人通过光脉冲进行编程，光脉冲同时也为它们供电。每个机器人都有一个唯一的地址，这使得研究人员可以在不同的单元上加载不同的程序。它们可以独立工作，也可以协同工作，像鱼群一样以每秒一个体长的速度移动。

未来的版本可以存储更复杂的程序，集成新的传感器，或在更恶劣的环境下运行。目前的设计是一个平台——其推进系统采用的电子元件可以低成本地大规模制造。

“这其实只是第一章，”米斯金说。“我们已经证明，你可以把大脑、传感器和马达装进一个几乎肉眼看不见的微小物体里，让它存活并工作数月之久。”

“一旦有了这个基础，”他补充道，“你就可以添加各种智能和功能。”