Мікророботи Пенсільванського та Мічиганського університетів демонструють автономність у мініатюрному масштабі

Науковці з Університету Пенсільванії та Мічиганського університету спільно анонсували у січні 2026 року створення мікроскопічних програмованих роботів, які позиціонуються як найменші автономні роботи у світі. Ці пристрої мають габарити приблизно 200 на 300 на 50 мікрометрів, що робить їх меншими за звичайну крупинку солі або товщину людської волосини. Ця розробка є значним технологічним досягненням, оскільки це перші автономні роботи такого мініатюрного масштабу, які функціонують без потреби у зовнішньому керуванні через дроти чи магнітні поля.

Ключовим досягненням стало подолання енергетичного бар'єру для тривалої роботи. Кожен мікроробот, вартість виробництва якого становить близько одного цента, здатний функціонувати протягом місяців, використовуючи виключно світлову енергію, що надходить від світлодіодів. Для досягнення такої ефективності інженери розробили схеми, що оперують на наднизьких напругах, знижуючи енергоспоживання, оскільки мікроскопічні сонячні панелі генерують лише 75 нановат потужності. Марк Міскін з Університету Пенсільванії зазначив, що команда довела можливість інтегрувати «мозок, датчик і двигун» у майже невидимий об'єкт, забезпечуючи його роботу на місяці.

Механізм локомоції цих мікророботів є винахідливим рішенням для мікромасштабу, де домінує опір середовища. Замість того, щоб відштовхуватися від води, роботи створюють електричні поля, які індукують рух заряджених частинок (іонів) у навколишній рідині. Опір цих молекул води створює потік, який штовхає робота вперед. Цей принцип іонної тяги дозволяє їм бути стійкими, оскільки вони не мають рухомих частин, що унеможливлює їх пошкодження при перенесенні.

Автономність пристроїв забезпечується інтегрованим чипом, що дозволяє їм сприймати оточення, обробляти дані та приймати рішення самостійно. Співпраця між Марком Міскіном з Пенсільванського університету та Девідом Блаувом з Мічиганського університету, відомим розробкою найменшого комп'ютера, уможливила цю інтеграцію обчислювальних потужностей. Модулюючи електричні поля, роботи можуть змінювати траєкторію руху, демонструючи координовану групову поведінку, подібну до зграї риб. Комунікація з дослідниками відбувається через закодовані рухи, що нагадують «танець» медоносних бджіл, передаючи інформацію, наприклад, про виміряну температуру рідини.

Ця технологія долає технічну перешкоду, яка стримувала розвиток автономності нижче міліметрового масштабу майже чотири десятиліття. Потенційні сфери застосування включають медицину, зокрема моніторинг стану окремих клітин, а також мікромасштабне виробництво, де ці машини можуть допомагати у конструюванні мікропристроїв. Дослідження, що деталізує цю інновацію, було представлено у рецензованих виданнях «Science Robotics» та «Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)».