Ilmuwan menempatkan komputer di dalam robot seukuran butiran garam

Sumber: PortaldoBitcoin Judul Asli: Cientistas colocam computador em robô do tamanho de um grão de sal Tautan Asli: Para peneliti baru saja mengurangi robot otonom ke ukuran sebutir garam. Dan robot ini mampu berpikir — dalam beberapa hal.

Sebuah tim dari Universitas Pennsylvania dan Universitas Michigan (AS) membangun mesin mikroskopis — dengan 200 x 300 x 50 mikrometer, sebesar sebutir garam — yang berenang di cairan, mendeteksi perubahan suhu, membuat keputusan secara otonom, dan beroperasi selama berbulan-bulan. Setiap unit biaya sekitar satu sen untuk diproduksi.

Robot kecil ini sepenuhnya otonom. Tanpa kabel, medan magnet, atau kendali eksternal melalui joystick. Hanya sebuah komputer kecil, sensor, dan sistem propulsi yang dikompresi dalam sesuatu yang hampir tak terlihat oleh mata telanjang.

“Kami mengurangi ukuran robot otonom sebanyak 10.000 kali,” kata Marc Miskin, asisten profesor dari Penn Engineering. “Ini membuka skala baru sepenuhnya untuk robot yang dapat diprogram.”

Inovasi ini menyelesaikan masalah yang telah menantang robotika selama 40 tahun: bagaimana membangun mesin yang beroperasi secara independen di bawah satu milimeter. Elektronik terus menyusut, tetapi robot tidak mengikutinya. Fisika pada tingkat ini sangat menantang — Miskin menjelaskan bahwa mendorong air pada skala ini sama seperti mendorong aspal, dan lengan atau kaki kecil langsung patah.

Oleh karena itu, tim sepenuhnya meninggalkan desain konvensional. Alih-alih membengkokkan atau melenturkan anggota tubuh, robot ini menghasilkan medan listrik yang menggeser partikel bermuatan di sekitar cairan. Ion-ion ini menarik molekul air bersamanya, menciptakan gerakan.

Serangkaian gambar time-lapse yang menampilkan jalur partikel pelacak di dekat robot yang terdiri dari tiga motor yang terhubung.

Pendekatan ini berhasil karena tidak memiliki bagian yang bergerak. Elektroda cukup tahan lama untuk dipindahkan berulang kali antar sampel dengan pipet mikro tanpa rusak. Ditenagai oleh lampu LED, mereka terus berenang selama berbulan-bulan.

Panel surya kecil yang memberi daya robot ini hanya menghasilkan 75 nanowatt. Untuk memungkinkan operasinya, tim dari Michigan mengembangkan rangkaian yang beroperasi pada tegangan sangat rendah, mengurangi konsumsi daya lebih dari 1.000 kali. Mereka juga harus memikirkan ulang cara kerja perangkat lunak, merangkum apa yang biasanya memerlukan beberapa instruksi menjadi perintah tunggal dan khusus, yang muat dalam memori mikroskopis.

Hasilnya: robot sub-milimeter pertama dengan komputer lengkap. Prosesor, memori, sensor — paket lengkap. Tidak ada yang pernah melakukan ini sebelumnya pada skala ini.

Robot-robot ini mampu mendeteksi suhu dengan ketelitian hingga sepertiga derajat Celsius — enam desimal derajat Fahrenheit bagi yang lebih suka sistem imperial. Mereka dapat bergerak menuju daerah yang lebih panas atau melaporkan nilai suhu yang berfungsi sebagai indikator aktivitas sel — berpotensi memantau sel individu.

Untuk mengkomunikasikan pengukuran mereka, para peneliti membuat instruksi khusus yang mengkode data dalam “gelombang” dari tarian kecil yang dilakukan robot. Para ilmuwan mengamati melalui mikroskop dan menguraikan pesan tersebut. Ini seperti komunikasi lebah, jelas David Blaauw, profesor Teknik Elektro dan Komputer dari Universitas Michigan.

Robot-robot ini diprogram melalui pulsa cahaya, yang juga memberi daya. Setiap robot memiliki alamat unik, memungkinkan para peneliti memuat program berbeda ke unit yang berbeda. Mereka dapat bekerja secara independen atau terkoordinasi, bergerak dalam pola yang menyerupai kawanan ikan, dengan kecepatan hingga satu panjang tubuh per detik.

Versi mendatang mungkin dapat menyimpan program yang lebih kompleks, mengintegrasikan sensor baru, atau beroperasi di lingkungan yang lebih keras. Desain saat ini adalah sebuah platform — sistem propulsinya berfungsi dengan elektronik yang dapat diproduksi secara massal dan dengan biaya rendah.

“Ini benar-benar hanya bab pertama,” kata Miskin. “Kami menunjukkan bahwa memungkinkan menempatkan otak, sensor, dan motor dalam sesuatu yang hampir tak terlihat dan membuatnya bertahan serta berfungsi selama berbulan-bulan.”

“Ketika Anda memiliki dasar ini,” tambahnya, “maka semua jenis kecerdasan dan fungsi dapat ditambahkan.”