Международная команда исследователей разработала микроскопических роботов, которые, координируясь с помощью звуковых волн, способны формировать большие рои и демонстрировать поведение, напоминающее разумное. Эта технология открывает новые горизонты для выполнения сложных задач, таких как исследование зон бедствия, очистка окружающей среды от загрязнений или проведение медицинских процедур внутри человеческого тела. Исследование, возглавляемое Игорем Аронсоном из Университета штата Пенсильвания и опубликованное 12 августа 2025 года в журнале Physical Review X, черпает вдохновение из природных систем. Подобно тому, как летучие мыши и насекомые используют акустические сигналы для навигации и общения, эти микророботы используют звуковые волны для координации. Аронсон сравнивает их поведение с роем пчел или мошек, где движение и создаваемый ими звук обеспечивают их сплоченность и единое действие.
Каждый робот оснащен акустическим излучателем и детектором, что позволяет рою реагировать на звуковое поле, настраивая частоту излучения и мигрируя к источнику наиболее сильного сигнала. Такой механизм способствует созданию самоорганизующихся структур разнообразных форм, включая змееподобные образования, локализованные скопления и вращающиеся кольца. Эти коллективные рои демонстрируют эмерджентные функции, такие как устойчивость фенотипа, коллективное принятие решений и сенсорное восприятие окружающей среды. Потенциальные области применения таких акустических роев микророботов обширны: в области экологических наук они могут быть использованы для восстановления загрязненных территорий, а в медицине — для проведения минимально инвазивных процедур изнутри человеческого организма. Способность к самоорганизации и адаптации к сложным задачам представляет собой значительный прогресс в области робототехники.
Эта работа продолжает развитие предыдущих исследований в данной области. Например, в 2022 году была продемонстрирована возможность использования акустических виртуальных стен для управления микророями, а в 2025 году были представлены AcoustoBots для акустофоретического взаимодействия. Эти предыдущие работы подчеркивают растущий потенциал акустического управления в области робототехнических систем. Исследования показывают, что акустическая коммуникация позволяет отдельным роботизированным агентам работать слаженно, адаптируя свою форму и поведение к окружающей среде, подобно стае рыб или стае птиц. Хотя роботы в данной статье были представлены в виде вычислительных агентов в теоретической модели, а не физических устройств, наблюдения в симуляциях выявили возникновение коллективного интеллекта, который, вероятно, проявился бы и в экспериментальных исследованиях с аналогичным дизайном. Способность микророботов к самовосстановлению и поддержанию своей работоспособности даже после фрагментации открывает разнообразные возможности для практического применения, особенно в условиях повышенного риска или загромоможденных сред, где традиционные роботизированные системы могут столкнуться с трудностями. Эта устойчивость усиливается их способностью обнаруживать изменения в окружающей среде, что может быть использовано в различных сценариях, от экологического мониторинга до медицинских приложений внутри тела. Исследователи считают, что концепции, разработанные в этом исследовании, могут стать основой для следующего поколения микророботов, способных выполнять сложные задачи и эффективно реагировать на внешние сигналы окружающей среды.