Các Nhà Nghiên Cứu Phát Triển Robot Tự Hành Nhỏ Nhất Thế Giới

Vào tháng 12 năm 2025, các chuyên gia từ Đại học Pennsylvania (UPenn) và Đại học Michigan (UMich) đã công bố việc tạo ra những robot lập trình được, hoàn toàn tự hành và nhỏ nhất từng được chế tạo. Những cỗ máy vi mô này có kích thước khoảng 200 nhân 300 nhân 50 micromet, nhỏ hơn cả một hạt muối, giải quyết thách thức khoa học kéo dài hơn bốn thập kỷ về việc tạo ra các cỗ máy siêu nhỏ có khả năng tự chủ hoàn toàn trong môi trường chất lỏng.

Những robot này có khả năng duy trì hoạt động tự chủ trong nhiều tháng, thể hiện kỳ tích về độ bền và hiệu suất năng lượng ở quy mô này. Khả năng hoạt động độc lập của chúng được hỗ trợ bởi các cảm biến điện tử và một máy tính tích hợp trên bo mạch, cho phép chúng nhận biết nhiệt độ môi trường với độ chính xác lên đến một phần ba độ C và tự động điều chỉnh quỹ đạo di chuyển. Giáo sư Marc Miskin từ Penn Engineering cho biết họ đã tạo ra những robot tự hành nhỏ hơn gấp mười nghìn lần so với các mẫu trước đây, mở ra một quy mô hoàn toàn mới cho robot lập trình được.

Sự hợp tác này kết hợp hệ thống đẩy tiên tiến của Penn với bộ não siêu nhỏ, tiêu thụ điện năng cực thấp do nhóm của David Blaauw tại Michigan phát triển. Về mặt kỹ thuật, hệ thống đẩy là một đổi mới đáng kể, được thiết kế để hoạt động thuận theo vật lý ở quy mô vi mô, nơi lực cản và độ nhớt khiến nước hoạt động giống như nhựa đường đặc. Thay vì các bộ phận chuyển động, robot sử dụng các tế bào quang điện tích hợp được kích hoạt bằng ánh sáng để cung cấp năng lượng cho một hệ thống điện động lực học, tạo ra lực đẩy ion trong dung dịch để di chuyển robot theo các mẫu phức tạp hoặc di chuyển theo nhóm phối hợp.

Thách thức về năng lượng là rất lớn, khi các tấm pin mặt trời siêu nhỏ chỉ tạo ra 75 nanowatt điện. Để tối ưu hóa, nhóm Michigan đã phát triển các mạch đặc biệt hoạt động ở điện áp cực thấp, giảm mức tiêu thụ điện của máy tính xuống hơn 1.000 lần, cho phép robot hoạt động liên tục trong nhiều tháng khi có ánh sáng. Mặc dù hiện tại chúng cần ánh sáng liên tục và bộ nhớ bị xóa khi tắt đèn, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các nguồn năng lượng tương thích sinh học khác.

Tiềm năng ứng dụng của những cỗ máy siêu nhỏ này rất rộng mở, đặc biệt trong lĩnh vực y sinh và công nghiệp. Trong y học, chúng có thể được sử dụng để theo dõi sức khỏe của từng tế bào riêng lẻ bằng cách báo cáo các biến đổi nhiệt độ, hoặc hỗ trợ phân phối thuốc đến các vị trí cụ thể. Trong công nghiệp, chúng có thể hỗ trợ quá trình chế tạo các thiết bị ở quy mô vi mô. Nghiên cứu này, được tài trợ một phần bởi Quỹ Khoa học Quốc gia, đại diện cho chương đầu tiên trong tương lai của robot học quy mô vi mô, nơi các nhà khoa học có thể tích hợp bộ não, cảm biến và động cơ vào các cấu trúc gần như vô hình để thực hiện các nhiệm vụ phức tạp.