Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали микророботов, способных общаться с помощью звуковых волн. Эта технология позволяет им самоорганизовываться в интеллектуальные рои, которые могут адаптироваться к окружающей среде и восстанавливаться после повреждений. Вдохновением для ученых послужила акустическая коммуникация, наблюдаемая у таких животных, как летучие мыши, киты и насекомые.
Исследование, опубликованное 12 августа 2025 года в журнале Physical Review X, демонстрирует, как эти микророботы координируют свои движения и поведение посредством звука. Каждый робот оснащен мотором, микрофоном, динамиком и осциллятором, что позволяет ему синхронизироваться с коллективным «акустическим полем» группы. Результаты моделирования показали высокий уровень коллективного интеллекта, предполагающий аналогичные исходы в реальных условиях. Простота конструкции каждого робота повышает их устойчивость и адаптивность. Они могут реорганизовываться при разделении, адаптироваться к новым условиям и выполнять задачи без централизованного управления. Потенциальные области применения включают очистку окружающей среды, навигацию в зонах бедствий и целевую доставку лекарств в организме человека. Акустическая связь предлагает значительные преимущества по сравнению с другими методами: в отличие от медленно распространяющихся химических сигналов, звуковые волны сохраняют энергию на больших расстояниях, что делает их идеальными для эффективной координации больших групп микророботов. Эта технология является значительным шагом вперед в создании более «умных» и устойчивых микророботов, что крайне важно для разработки автономных систем следующего поколения, способных выполнять сложные задачи и эффективно реагировать на внешние сигналы. Исследование возглавил Игорь Аронсон, профессор Университета штата Пенсильвания. Среди соавторов — Александр Зипке, Иван Маршев и Эрвин Фрей из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана.
Эта работа основана на предыдущих исследованиях в области активной материи и открывает новые возможности для применения микророботов. Исследователи из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана, такие как Александр Зипке и Иван Маршев, внесли значительный вклад в понимание коллективного поведения активных систем, в то время как Эрвин Фрей известен своими теоретическими работами в области физики неравновесных процессов и самоорганизации. Их совместные усилия способствовали развитию этой передовой технологии. Разработка этих звукокоммуницирующих микророботов представляет собой многообещающий прогресс в робототехнике, предлагая новую парадигму для проектирования автономных систем, способных к скоординированному поведению в динамичных средах. Исследование, опубликованное в журнале Physical Review X, подчеркивает, как акустические сигналы могут служить эффективным средством для управления микроскопическими роботами, что является отходом от предыдущих методов, основанных в основном на химической сигнализации. Это открывает путь к созданию более простых и устойчивых микророботов, способных решать сложные задачи.