Представьте себе, что вы просыпаетесь утром, а завтрак вам уже подогрели, анализ крови тихо сделали, термометры проверили и ушли в закат. Нет, это не армия бабушек, это будущие микророботы — малютки размером меньше крупинки соли и по цене как жвачка поштучно.
Команды из Университета Пенсильвании и Мичиганского университета создали одни из самых маленьких в мире полностью программируемых автономных роботов. Об их работе подробно рассказывает Penn Engineering:
https://www.seas.upenn.edu/stories/penn-and-umich-create-worlds-smallest-programmable-autonomous-robots/
Робот толщиной с микроб
Каждый такой робот — пластинка примерно 200 × 300 × 50 микрометров. Масштаб — уже не «мелкая электроника», а размер типичного микроорганизма. На этих крошках разместили всё сразу: корпус, солнечную батарею, процессор, память и датчики.
Инженеры из Пенсильвании отвечали за «тело» и движение. На таких размерах обычные колёсики и лапки бесполезны — вязкость и сопротивление среды убивают любую механику. Поэтому роботов сделали «пловцами» без движущихся частей.
Ионный двигатель в стакане воды
Фокус в том, что микроробот создаёт вокруг себя электрическое поле и слегка «подталкивает» ионы в растворе. Ионы двигаются — вода вокруг тоже, а вместе с ней и сам робот. Меняя конфигурацию поля, можно задавать сложные траектории и коллективные «манёвры» целым роем.
Плюс очевиден: ломаться просто нечему. Робота можно спокойно хватать микропипеткой — ему хоть бы что.
Солнечная диета: 75 нановатт
Питать всю эту радость решили от света. Солнечные ячейки занимают почти всю площадь робота и выдают… всего 75 нановатт. Для сравнения: светодиод в вашем мониторе потребляет в миллиарды раз больше.
Однако за счёт предельной энергоэффективности этого хватает на месяцы автономной работы. Там, где есть свет, — есть и жизнь этих микромашин. В России с её традиционно сильной школой силовой электроники и энергоэффективных схем подобные подходы явно найдут отклик в будущих проектах медтехники и промышленной автоматизации.
Мозги на свету и танец пчёл
Задачу «вдохнуть разум» в этот кремниевый зоопарк взяли на себя учёные из Мичигана — те самые, что держат рекорд по созданию одного из самых маленьких компьютеров.
Внутри робота — сверхэкономичный процессор, память и сенсоры. Программируют его вспышками света: солнечная панель выступает ещё и как приемник команд. Один паттерн вспышек — одна программа.
А как достать данные? Элегантно: робот передаёт информацию «танцем пчёл» — особой траекторией движения, которую можно считать оптическими системами. Вместо радио — чистая хореография в микромире.
От датчика температуры до микрохирурга
Первый демонстрационный образец несёт на борту датчик температуры — уже достаточно, чтобы мониторить процессы в микрофлюидных чипах, анализировать реакции или отслеживать локальные воспаления в медицинских сценариях.
Но сенсор легко заменить: химический, биологический, оптический — любые, которые поместятся и уложатся в энергетический бюджет. Дальше — диагностика внутри сосудов, точечная доставка лекарств, микросборка сложных структур. Всё это особенно интересно и для российских медтех‑стартапов и центров микроэлектроники: твёрдая школа материаловедов и инженеров даёт шанс быстро включиться в гонку подобных микросистем.
Исследователи подчёркивают: нынешние прототипы — лишь «первая глава» истории. Цена около одного цента за штуку и возможность массового производства открывают дорогу по-настоящему гигантским армиям микророботов. И очень похоже, что следующую серию этой истории будут писать уже учёные по всему миру — в том числе и в российских лабораториях, где к миниатюризации традиционно относятся не как к моде, а как к серьёзному инженерному ремеслу.