賓大密大團隊研發全球最小自主可編程機器人

賓夕法尼亞大學與密西根大學的研究團隊於2026年1月宣布，成功開發出被譽為全球體積最小的自主可編程機器人。這些微型機器人的尺寸約為200 x 300 x 50微米，其微小程度比一粒鹽還要細小，或僅相當於人類髮絲的厚度。此項技術的重大意義在於，它們是目前已知在如此微小尺度下，首批無需依賴電線、外部磁場或任何形式的外部操控即可獨立運作的可編程機器人。該項研究成果已在權威學術期刊《Science Robotics》和《Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)》上詳細發表，標誌著在亞毫米級別上實現完全自主性的里程碑。

該項技術的商業化潛力極高，據悉，每個微型單元的製造成本僅約一美分，且憑藉其高效能設計，僅依靠從LED獲取的光能，便能持續運作長達數月之久。能源問題的解決方案極具巧思，研究人員設計了能在極低電壓下運行的電路，使得功耗相較於傳統設計降低了超過一千倍，儘管其微型太陽能電池板產生的功率僅有75 nanowatts。密歇根大學的David Blaauw團隊，先前以開發出全球最小電腦而聞名，他們在這次合作中負責整合機器人的「大腦」，使之得以實現感知、資訊處理與決策制定的能力。

機器人的移動機制堪稱精妙，它們並非透過推動水體來「游泳」，而是透過產生特定的電場來驅動周圍溶液中的帶電粒子（離子）。這些離子與水分子碰撞產生的反作用力，形成了推動機器人前進的有效水流，這種「自我製造的水流」使其得以在微觀世界中移動。透過精確調變這些電場，機器人不僅能改變行進方向，還能遵循複雜的軌跡，甚至展現出類似魚群的協同群體行為。這種自主性包含了環境感知、內部資訊處理以及透過整合在極小晶片上的元件進行決策的能力。

機器人與研究人員之間的資訊傳遞，則是透過編碼後的特定運動模式來完成，這種溝通方式類比於蜜蜂的「搖擺舞」，用以傳輸如測量到的溫度等數據。賓夕法尼亞大學的Mark Miskin教授指出，儘管取得了顯著進展，但在達到亞毫米級別的自主性方面，該領域曾面臨近40年的技術瓶頸。該團隊的成功，在於他們摒棄了在微觀尺度下效率低下的傳統機械運動方式，轉而順應流體阻力和黏滯力主導的物理規律，設計出無需活動部件的推進系統，從根本上克服了尺度轉換帶來的運動學挑戰。

這些微型單元可一次部署數百個以協同執行任務，其高能效設計與光驅動特性，使其在無需外部干預下，具備了數月的自主運行壽命。這項技術的問世，為生物醫學領域開啟了新的應用前景，特別是在監測單一細胞的健康狀況方面，以及在微尺度製造工藝中，都展現出巨大的潛力。研究人員強調，這項成果不僅解決了長期存在的技術難題，更為可編程機器人開闢了一個全新的尺度級別，預示著微觀機器人技術的廣闊未來。