Des scientifiques mettent un ordinateur dans un robot de la taille d'un grain de sel

Source : PortaldoBitcoin Titre Original : Des scientifiques mettent un ordinateur dans un robot de la taille d’un grain de sel Lien Original : Les chercheurs viennent de réduire les robots autonomes à la taille d’un grain de sel. Et ces robots peuvent penser — d’une certaine manière.

Une équipe de l’Université de Pennsylvanie et de l’Université du Michigan (EUA) a construit des machines microscopiques — mesurant 200 par 300 par 50 micromètres, la taille d’un grain de sel — qui nagent dans des liquides, détectent des changements de température, prennent des décisions de manière autonome et fonctionnent pendant des mois. Chaque unité coûte environ un centime à produire.

Ces petits robots sont entièrement autonomes. Sans fils, champs magnétiques ou contrôle externe via joystick. Juste un ordinateur minuscule, des capteurs et un système de propulsion comprimés dans quelque chose de presque invisible à l’œil nu.

“Nous avons réduit la taille des robots autonomes de 10 000 fois”, a déclaré Marc Miskin, professeur assistant à Penn Engineering. “Cela ouvre une toute nouvelle échelle pour les robots programmables.”

L’innovation résout un problème qui défie la robotique depuis 40 ans : comment construire des machines qui fonctionnent de manière indépendante en dessous d’un millimètre. L’électronique a continué de diminuer, mais les robots non. La physique à ce niveau est difficile — Miskin a expliqué que pousser l’eau à cette échelle revient à pousser du goudron, et des bras ou jambes minuscules se cassent simplement.

C’est pourquoi l’équipe a complètement abandonné les conceptions conventionnelles. Au lieu de plier ou de fléchir des membres, ces robots génèrent un champ électrique qui déplace des particules chargées dans le liquide environnant. Ces ions entraînent avec eux des molécules d’eau, créant un mouvement.

Une séquence d’images en timelapse projetées des trajectoires de particules traçantes proches d’un robot composé de trois moteurs interconnectés.

Cette approche fonctionne car elle ne possède pas de parties mobiles. Les électrodes sont suffisamment résistantes pour être transférées à plusieurs reprises entre des échantillons avec une micropipette sans subir de dommages. Alimentés par des LED, ils continuent de nager pendant des mois.

Les minuscules panneaux solaires qui alimentent ces robots produisent seulement 75 nanowatts. Pour rendre leur fonctionnement possible, l’équipe du Michigan a développé des circuits qui fonctionnent à des tensions extrêmement basses, réduisant la consommation de plus de 1 000 fois. Ils ont aussi dû repenser complètement le fonctionnement du logiciel, condensant ce qui nécessiterait normalement plusieurs instructions en commandes uniques et spécialisées, qui tiennent dans des mémoires microscopiques.

Le résultat : le premier robot submillimétrique avec un ordinateur complet. Processeur, mémoire, capteurs — le package complet. Personne n’avait fait cela auparavant à cette échelle.

Ces robots peuvent détecter la température avec une précision allant jusqu’à un tiers de degré Celsius — six dixièmes de degré Fahrenheit pour ceux qui préfèrent le système impérial. Ils peuvent se déplacer vers des régions plus chaudes ou rapporter des valeurs de température qui servent d’indicateurs d’activité cellulaire — surveillant potentiellement des cellules individuelles.

Pour communiquer leurs mesures, les chercheurs ont créé une instruction spéciale qui code des données dans les “ondulations” d’une petite danse que le robot exécute. Les scientifiques observent au microscope et décodent le message. C’est comme la communication des abeilles, a expliqué David Blaauw, professeur en Génie Électrique et Informatique de l’Université du Michigan.

Les robots sont programmés par des impulsions lumineuses, qui les alimentent aussi. Chacun possède une adresse unique, permettant aux chercheurs de charger différents programmes dans des unités distinctes. Ils peuvent travailler de manière indépendante ou coordonnée, se déplaçant en patterns semblables à des bancs de poissons, atteignant des vitesses allant jusqu’à une longueur de corps par seconde.

Les versions futures pourront stocker des programmes plus complexes, intégrer de nouveaux capteurs ou fonctionner dans des environnements plus hostiles. La conception actuelle est une plateforme — leur système de propulsion fonctionne avec des électroniques pouvant être fabriquées à l’échelle et à faible coût.

“Ce n’est vraiment que le premier chapitre”, a déclaré Miskin. “Nous avons montré qu’il est possible de mettre un cerveau, un capteur et un moteur dans quelque chose de presque invisible et de le faire survivre et fonctionner pendant des mois.”

“Quand on a cette base”, a-t-il ajouté, “il est possible d’ajouter toutes sortes d’intelligence et de fonctionnalités.”