Созданы самые маленькие в мире программируемые автономные роботы

Исследователи из Университета Пенсильвании и Мичиганского университета создали самых маленьких в мире полностью программируемых автономных роботов: микроскопические плавающие машины, способные самостоятельно воспринимать окружающую среду и реагировать на нее, работать в течение нескольких месяцев и стоить всего один цент каждый. Каждый из этих роботов, едва различимый невооруженным глазом, имеет размеры примерно 200 х 300 х 50 микрометров, что меньше крупинки соли. Работая в масштабе многих биологических микроорганизмов, эти роботы могли бы способствовать развитию медицины, отслеживая состояние отдельных клеток, и производства, помогая создавать микроскопические устройства. Роботы, питаемые светом, оснащены микроскопическими компьютерами и могут быть запрограммированы на движение по сложным траекториям, определение локальной температуры и соответствующую корректировку маршрута. Описанные в журналах Science Robotics и Proceedings of the National Academy of Sciences, эти роботы работают без тросов, магнитных полей или внешнего управления, подобного джойстику, что делает их первыми по-настоящему автономными, программируемыми роботами такого масштаба. «Нам удалось уменьшить размеры автономных роботов в 10 000 раз», — говорит Марк Мискин, доцент кафедры электротехники и системотехники в инженерном факультете Пенсильванского университета и старший автор статей. «Это открывает совершенно новые возможности для программируемых роботов». Преодоление субмиллиметрового барьера На протяжении десятилетий электронные компоненты становились все меньше и меньше, но роботы с трудом успевали за этим прогрессом. «Создание роботов, способных работать независимо и имеющих размеры менее одного миллиметра, невероятно сложно», — говорит Мискин. «По сути, эта область застряла на этом этапе уже 40 лет». Силы, доминирующие в человеческом мире, такие как гравитация и инерция, зависят от объема. Однако, если уменьшиться до размера клетки, в дело вступают силы, связанные с площадью поверхности, такие как сопротивление воздуха и вязкость. «Если вы достаточно малы, то давление на воду будет подобно давлению на смолу», — говорит Мискин. Другими словами, на микроуровне стратегии, направленные на перемещение более крупных роботов, например, конечностей, редко оказываются успешными. «Очень маленькие ноги и руки легко сломать», — говорит Мискин. «Их также очень сложно изготовить». Поэтому команде пришлось разработать совершенно новую двигательную систему, которая работала бы в соответствии с уникальными физическими принципами передвижения в микроскопическом мире, а не против них. Заставить роботов плавать Крупные водные существа, такие как рыбы, передвигаются, отталкивая воду позади себя. Благодаря третьему закону Ньютона, вода оказывает на рыбу равную и противоположную по направлению силу, толкая её вперёд. Новые роботы, напротив, вообще не напрягают свои тела. Вместо этого они генерируют электрическое поле, которое толкает ионы в окружающем растворе. Эти ионы, в свою очередь, воздействуют на находящиеся рядом молекулы воды, приводя в движение воду вокруг тела робота. «Это как если бы робот находился в движущейся реке, — говорит Мискин, — но при этом робот и заставляет реку двигаться». Роботы могут регулировать электрическое поле, вызывающее этот эффект, что позволяет им двигаться по сложным траекториям и даже перемещаться скоординированными группами, подобно косяку рыб, со скоростью до одной длины тела в секунду. А поскольку электроды, генерирующие поле, не имеют движущихся частей, роботы чрезвычайно долговечны. «Эти роботы можно многократно переносить с одного образца на другой с помощью микропипетки, не повреждая их», — говорит Мискин. Заряженные светом светодиода, роботы могут плавать месяцами. Наделить роботов мозгом Чтобы быть по-настоящему автономным, роботу необходим компьютер для принятия решений, электроника для восприятия окружающей среды и управления движением, а также крошечные солнечные панели для питания всего этого, и всё это должно поместиться на чипе размером в доли миллиметра. Именно здесь в дело вступила команда Дэвида Блау из Мичиганского университета. Лаборатория Блау держит рекорд как самый маленький в мире компьютер. Когда Мискин и Блау впервые встретились пять лет назад на презентации, организованной Агентством перспективных оборонных исследований (DARPA), они сразу поняли, что их технологии идеально подходят друг другу. «Мы поняли, что двигательная установка Penn Engineering и наши крошечные электронные компьютеры идеально подходят друг другу», — говорит Блау. Тем не менее, потребовалось пять лет напряженной работы с обеих сторон, чтобы создать своего первого работающего робота. «Главная проблема электроники, — говорит Блау, — заключается в том, что солнечные панели крошечные и производят всего 75 нановатт энергии. Это более чем в 100 000 раз меньше энергии, чем потребляют умные часы». Чтобы обеспечить работу бортового компьютера робота при таком низком энергопотреблении, команда из Мичигана разработала специальные схемы, работающие при чрезвычайно низком напряжении и снижающие энергопотребление компьютера более чем в 1000 раз. Тем не менее, солнечные панели занимают большую часть пространства на роботе. Поэтому второй задачей стало размещение процессора и памяти для хранения программы в оставшемся небольшом пространстве. «Нам пришлось полностью переосмыслить инструкции компьютерной программы, — говорит Блау, — свести то, что обычно требовало бы множества инструкций для управления движением, к одной специальной инструкции, чтобы уменьшить длину программы и уместить ее в крошечном объеме памяти робота». Роботы, которые чувствуют, запоминают и реагируют. Благодаря этим инновациям стало возможным создание первого субмиллиметрового робота, способного мыслить. Насколько известно исследователям, ранее никто не помещал настоящий компьютер — процессор, память и датчики — в робота таких размеров. Этот прорыв делает эти устройства первыми микроскопическими роботами, способными самостоятельно воспринимать окружающий мир и действовать. Роботы оснащены электронными датчиками, способными определять температуру с точностью до трети градуса Цельсия. Это позволяет роботам перемещаться в зоны с повышающейся температурой или сообщать о температуре — показателе клеточной активности — что позволяет им отслеживать состояние отдельных клеток. «Для передачи данных об измеренной температуре мы разработали специальную компьютерную инструкцию, которая кодирует значение, например, измеренную температуру, в движениях небольшого танца, который исполняет робот», — говорит Блау. «Затем мы рассматриваем этот танец под микроскопом с камерой и расшифровываем по движениям то, что роботы нам говорят. Это очень похоже на то, как медоносные пчелы общаются друг с другом». Роботы программируются с помощью световых импульсов, которые также обеспечивают их питание. Каждый робот имеет уникальный адрес, что позволяет исследователям загружать на него различные программы. «Это открывает множество возможностей, — добавляет Бл...

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики: Технологии, Наука

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ новости часа

09:07, 31 Дек Созданы самые маленькие в мире автономные программируемые роботы для работы на уровне клетки Учёные из Пенсильванского и Мичиганского университетов разработали самых маленьких в мире полностью программируемых автономных роботов. Микророботы, размером около 200 x 300 x 50 микрометров, способны независимо воспринимать окружающую среду и реаги...

09:07, 01 Янв Как самые маленькие автономные роботы в мире будут спасать жизни Почти такой робот сможет работать сам внутри организма человека. Ученые из Пенсильванского университета и Университета Мичигана создали самых маленьких автономных и программируемых роботов в мире. Каждый размером около 200 микрометров в ширину — при...

14:14, 10 Дек Разработка технической карты сварки В производстве и строительстве ключевым фактором безопасности и качества является строгое соблюдение технологических процессов. Особенно это актуально для сварочных работ на объектах повышенной опасности, где малейшее отклонение от нормы может приве...

08:07, 04 Мар Самые маленькие собаки для квартиры: 15 карликовых пород 15 карликовых пород собак поместятся даже в самой маленькой однушке и изменят вашу жизнь. Миниатюрная собака — это не просто «маленький формат», а отдельная философия содержания. Такие питомцы занимают мало места, легко адаптируются к жизни в кварти...

13:36, 18 Дек Матрица судьбы как зеркало жизни и скрытых возможностей Интерес к самопознанию всегда был частью человеческой природы. В разные эпохи люди искали ответы в философии, религии и науке, а сегодня всё чаще обращаются к нумерологии. Одним из самых глубоких и наглядных инструментов считается Матрица судьбы на ...

00:07, 08 Сен IFA 2025: Roborock представил первые в мире роботы-газонокосилки Компания Roborock широко известна своей линейкой роботизированных пылесосов, в которую входит все — от премиального Qrevo Curv до инновационного Saros Z70 с роботизированной рукой wild. Новая модель Qrevo Curv 2 была представлена на выставке IFA 202...

17:07, 14 Апр От доставки лекарств до операций: как роботы меняют медицину и розничную торговлю в России и мире В двух крупнейших городских клинических больницах столицы — № 15 имени О. М. Филатова и № 1 имени Н. И. Пирогова — стартовал пилотный проект по использованию автономных роботов-доставщиков от «Яндекса». Машины перевозят образцы крови, лекарства и ст...

21:07, 03 Ноя Роботы, которые обучаются непосредственно на месте работы: AgiBot впервые внедрила обучение с подкреплением в реальном мире на производстве Компания AgiBot, специализирующаяся на разработке воплощённого интеллекта (embodied intelligence), объявила о первом в мире успешном применении своей технологии обучения с подкреплением в реальных условиях (RW-RL) на производственной линии Longcheer...

01:07, 09 Окт Самые вонючие животные в мире: от их дыхания вам станет плохо В мире существуют животные, изо рта которых пахнет хуже, чем у алкоголика после пьянки Утро начинается, вы открываете рот, и даже самая стойкая подушка в ужасе отступает. У людей бывает такое дыхание, что друзья держатся на безопасном расстоянии. Эт...

20:07, 20 Сен 3 самые большие птицы в мире — только посмотрите на этих здоровяков! Самые большие летающие птицы: рекордсмены по размаху крыльев и весу. Людей всегда завораживали огромные птицы. Одни из них парят над океанами, словно корабли с парусами, другие обитают в горах и степях. Кажется невероятным, что такие здоровяки спосо...

18:07, 31 Июл В мире: Украина начала экспортировать терроризм в самые неожиданные места Россия – не единственная цель террора со стороны Украины, он принял поистине международное измерение. Украинские боевики действуют даже там, где своих террористов хватает. Однако Киев все отрицает, включая случаи, когда его поймали за руку, как это ...

09:07, 13 Сен TECNO показала самые тонкие смартфоны в мире и ноутбук с оффлайн-ИИ на IFA 2025 Официально представлена линейка ультратонких смартфонов TECNO Slim, включающая две модели: самый тонкий в мире смартфон с изогнутым экраном SPARK Slim толщиной 5.93 мм и POVA Slim 5G толщиной 5.95 мм. Несмотря на рекордную тонкость, оба устройства о...

20:07, 26 Июн В Пекине показали «воплощённый ИИ»: роботы-бариста, роботы-собаки и андроиды, готовые заменить людей на производстве На Второй Китайской международной выставке по содействию цепочкам поставок (CISCE), проходящей в Пекине с 25 по 28 июня 2026 года, ключевой темой стал «воплощённый искусственный интеллект» (Embodied AI). Десятки компаний демонстрируют роботов, спосо...

14:07, 31 Янв Самые красивые и мелодичные русские имена по версии иностранцев: неожиданно стали популярны во всем мире Фото из "Шедеврум"Для русских имён характерна особая эстетичность и звучание — качества, которые редко замечают сами носители, но часто выделяют иностранцы. Недавние исследования, проведённые среди жителей Германии, показали, что русские имена вызыв...

16:07, 21 Сен Автономные сети: как ИИ-агенты превратили кампании влияния в фабрики фейков Расследование, опубликованное The New York Times, приоткрыло завесу над новым этапом информационных войн, в котором стирается грань между человеческим замыслом и машинным исполнением. В центре внимания оказались кампании влияния, организованные при ...

00:07, 06 Июл В Австралии тесты показали, что автономные автомобили всё ещё не справляются с обычными дорогами Более 100 дней испытаний Tesla FSD выявили сотни вмешательств водителя и системные ошибки на повседневных дорожных сценариях — от школьных зон до круговых развязокВ Австралии длительные дорожные испытания системы Tesla Full Self-Driving (FSD) показа...

01:07, 01 Окт Созданы обои, которые вырабатывают электричество из влаги воздуха Обои-генератор Исследователи Бингемтонского университета в США разработали бумажные «энергетические обои», способные непрерывно вырабатывать электричество из влаги воздуха в помещении. Технология одновременно работает как пассивный осушитель и в пер...

12:07, 13 Окт Самые умные — самые уязвимые: почему интеллект связан с безумием Как устроена эволюция человеческого мозга, если кратко: самые "умные" варианты генов приходили волнами и относительно поздно, а следом, как тень, нарастали мутации, повышающие уязвимость к расстройствам психики. Команда из Амстердама сопоставила рез...

14:07, 27 Дек Созданы умные очки для слепых, которые почти позволят им видеть Это поможем многим незрячим людям. Изображение: newatlas Технологии искусственного интеллекта открывают новые возможности для людей с нарушениями зрения. Инновационное носимое устройство .Lumen обещает изменить подход к самостоятельному передвижению...

05:07, 14 Авг При поддержке Металлоинвеста в Железногорске созданы новые спортивно-игровые территории Железногорске появились сразу несколько новых зон для занятий спортом и активного отдыха – две современные спортивные площадки в 12-а и 13 микрорайонах и детский игровой городок в 5 микрорайоне города, а также силовая площадка в парке имени Н....

05:07, 22 Июл Профессии ждет тотальное вытеснение: новые автономные агенты лишили человечество ключевого преимущества Строительная отрасль стоит на пороге масштабной автоматизации: стартап Gritt официально вышел из режима секретности, представив роботов, способных заменить людей на самых тяжелых и опасных участках работ. Проект уже привлек 34 миллиона долларов инве...

14:07, 27 Фев Они созданы для бега: представлены смарт-часы HUAWEI Watch GT Runner 2 с титановым корпусом Компания HUAWEI официально представила долгожданные смарт-часы HUAWEI Watch GT Runner 2, предназначенные для бегунов и подготовки к марафонам.Модель оснащена системой 3D-плавающих антенн, которая, по заявлению бренда, повышает точность позиционирова...

00:07, 20 Авг Эти смарт-часы Casio G-Shock созданы для бега. Они работают до двух лет на одной батарейке Японский производитель часов Casio расширил линейку G-Shock серией GBA-950. В нее вошли три аналогово-цифровые модели, ориентированные на бег и фитнес.Casio G-Shock GBA-950 не оснащены GPS и датчиком пульса. Вместо этого часы подключаются к смартфон...

06:07, 17 Апр ИИ будет видеть вашими глазами: созданы первые беспроводные наушники с крошечными камерами Наушники VueBuds: камеры вместо микрофонов — как ИИ научился отвечать на вопросы о том, что вы видите Исследователи из Университета Вашингтона представили на конференции CHI 2026 в Барселоне революционную разработку — первые в мире беспроводные науш...

13:07, 28 Апр Автономные автомобили начали тестировать в симуляциях с полностью непредсказуемыми дорожными сценариями, включая животных и аномальные объекты Новый бенчмарк Fail2Drive добавляет в стандартные симуляторы редкие события — от слонов на дорогах до иллюзорных препятствий — и показывает падение качества автономного вождения почти на 23%Даже самые продвинутые системы автономного вождения по-преж...

15:07, 25 Сен Microsoft внезапно выпустила новые планшеты и ноутбуки Surface на Snapdragon X2. Они созданы для ИИ и работают до 22 часов Microsoft представила сразу два новых устройства Surface на базе Snapdragon X2 Plus — планшет Surface Pro 12 2-го поколения и ноутбук Surface Laptop 13 2-го поколения. Оба устройства работают без вентиляторов, получили обновленные характеристики и д...

05:07, 19 Июл Как сделать маленькие часы на экране блокировки iPhone с iOS 27 Часы на экране блокировки iPhone всегда занимали половину экрана. Огромные цифры, которые невозможно ни уменьшить, ни сдвинуть. Максимум, что разрешала Apple, это поменять шрифт и цвет. В iOS 26 добавили жидкие переливающиеся часы, которые сами подс...

15:07, 14 Авг Маленькие робототехники Брянска победили в международных соревнованиях Марику и Доминику Шевелевых, Ренату Левицкую, Ксению Плетневу и Дарью Аклёвкину пригласили принять участие в проектной деятельности для дошкольников. Людмила Николаевна Сиганова, руководитель досугового центра «Смарт образование 32», предложила им п...

02:07, 06 Дек Ура, он существует! Маленькие пациенты больницы им. Филатова увидели настоящее чудо фото из архива семьи Лапиных Накануне юных пациентов областной детской клинической больницы им. Филатова навестили волшебники. Дед Мороз и Снегурочка поднялись к окнам инфекционного корпуса на автовышке, чтобы поздравить ребят с наступающим Новым го...

21:07, 20 Май Почему у тираннозавра были маленькие передние лапы? Секрет раскрыт Ученые наконец-то раскрыли секрет маленьких лап тираннозавра, и ответ звучит убедительно Передние лапы тираннозавра — один из самых узнаваемых парадоксов в мире палеонтологии. Они выглядят комично, и уже давно стали основой для смешных мемов. Как у ...

09:07, 12 Дек Доказано: при регулярной экстремальной жаре маленькие дети хуже учатся Всё больше научных работ показывают, что экстремальная жара влияет на здоровье человека. В ходе нового исследования учёные выяснили, что маленькие дети могут хуже учиться из-за регулярного воздействия таких выс�