這些微型機(jī)器人能成群游動、感知熱量、團(tuán)隊協(xié)作，依靠光能自主運(yùn)行數(shù)月之久。

機(jī)器人已經(jīng)能縮小到微生物的尺寸。美國賓夕法尼亞大學(xué)近日公布了一款被稱為"全球最小可編程自主機(jī)器人"的研究成果，其大腦系統(tǒng)由密歇根大學(xué)研發(fā)。

這些微型游泳機(jī)器人能感知環(huán)境、自主決策，每次可連續(xù)獨(dú)立運(yùn)行數(shù)月。每臺機(jī)器人尺寸僅0.2毫米×0.3毫米×0.05毫米，肉眼幾乎看不見，相當(dāng)于細(xì)菌和單細(xì)胞生物的尺度。

雖然體型微小，但這些機(jī)器人能進(jìn)行復(fù)雜路徑移動，響應(yīng)溫度變化，甚至能協(xié)同群體運(yùn)動。

更引人注目的是它們的成本和續(xù)航能力。每臺機(jī)器人制造成本約1美分，依靠光能驅(qū)動且不含任何活動部件，這種設(shè)計使它們即使在液體環(huán)境中也能保持卓越的耐用性。

這項研究標(biāo)志著微尺度機(jī)器人領(lǐng)域期待已久的突破。數(shù)十年來，該領(lǐng)域一直在為如何將自主運(yùn)動、感知和計算功能集成到極小尺寸中而苦苦探索。

在微生物尺度制造機(jī)器人。多年來電子元件持續(xù)微型化，但機(jī)器人的微型化進(jìn)程相對滯后。微尺度自主運(yùn)動尤其困難，主要是因為水在微觀尺度會表現(xiàn)出完全不同的特性。

賓大電氣與系統(tǒng)工程助理教授、該研究資深作者馬克·米斯金表示："我們制造的自主機(jī)器人比現(xiàn)有產(chǎn)品小一萬倍，這為可編程機(jī)器人開啟了全新的尺度領(lǐng)域。"

在這個尺度下，機(jī)器人在水中的運(yùn)動不像游泳，更像是穿過濃稠的糖漿。它們沒有推進(jìn)器或關(guān)節(jié)，而是采用巧妙的解決方案：推動周圍液體本身流動。機(jī)器人通過產(chǎn)生電場來推動液體中的離子，這些離子再推動附近水分子，從而產(chǎn)生推動機(jī)器人前進(jìn)的動力。

這種推進(jìn)系統(tǒng)沒有活動部件，使機(jī)器人能持續(xù)游動數(shù)月，并能用微量移液器輕松轉(zhuǎn)移。它們還能像魚群般協(xié)調(diào)行動。

光能驅(qū)動的大腦。機(jī)器人的智能源自密歇根大學(xué)研發(fā)的超微型計算機(jī)。這些微型處理器僅需75納瓦功率運(yùn)行，比智能手表耗能低約10萬倍。該研究資深作者戴維·布勞烏指出："賓大的推進(jìn)系統(tǒng)和我們的微型計算機(jī)堪稱絕配。"

為實現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團(tuán)隊徹底重新設(shè)計了微尺度程序的編寫和執(zhí)行方式。"我們必須完全重構(gòu)計算機(jī)程序指令，將傳統(tǒng)推進(jìn)控制所需的多條指令壓縮成一條特殊指令。"布勞烏解釋道。

機(jī)器人表面大部分覆蓋著太陽能電池，既收集光能供電，又兼作光學(xué)接收器。光脈沖不僅為機(jī)器人提供動力，還能進(jìn)行編程控制，每臺機(jī)器人都有唯一標(biāo)識符，可接收個性化指令。

當(dāng)前版本的機(jī)器人配備了溫度傳感器，能檢測0.3攝氏度以內(nèi)的溫差。它們能向溫暖區(qū)域移動，或通過擺動身體報告溫度變化，這種行為類似蜜蜂的"搖擺舞"。

米斯金表示："這只是剛剛開篇。我們證明了可以在肉眼幾乎看不見的尺度上集成大腦、傳感器和驅(qū)動器，并讓它們持續(xù)工作數(shù)月。"

未來版本可能搭載更多傳感器、存儲更復(fù)雜程序，或在更惡劣環(huán)境中運(yùn)行，有望革新醫(yī)療和微尺度制造領(lǐng)域。

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