بحجم حبّة الملح.. علماء يطورون أصغر روبوت في العالم

أعلن فريق بحثي أمريكي عن تطوير روبوت متناهٍ الصغر، يكاد يكون غير مرئي للعين المجردة، قادر على التحرك واتخاذ القرارات وتنفيذ المهام بشكل مستقل. وأوضح المهندسون الذين أشرفوا على المشروع أن حجم هذا الروبوت يقل بنحو عشرة آلاف مرة عن الأجهزة المشابهة السابقة، مما يجعله أصغر منصة روبوتية قابلة للبرمجة في العالم يمكنها العمل في السوائل.

ويشير الباحثون من جامعتي بنسلفانيا وميشيغان إلى أن هذا الابتكار هو أول جهاز كمبيوتر متكامل – يحتوي على معالج وذاكرة وأجهزة استشعار ونظام دفع – يتم تجميعه على هذا النطاق الصغير للغاية. ويبلغ الروبوت حجم حبة الملح تقريبًا، بحيث يمكنه التوازن على حافة بصمة الإصبع، ويكاد يكون غير مرئي بعرض 200 ميكرومتر وطول 300 ميكرومتر، وسمك 50 ميكرومتر فقط. عند وضعه على قطعة نقدية صغيرة، يظهر أصغر من أي تفصيل مطبوع على العملة.

وبحسب الدراسة التي تناولت هذا الابتكار والمنشورة في مجلة Science Robotics، فعلى الرغم من صغر حجمه، فإن الجهاز يمتلك قدرات مذهلة. فهو قادر على التحرك داخل السوائل واستشعار البيئة المحيطة به وإجراء عمليات حسابية محدودة باستخدام خلايا شمسية تولد نحو 100 نانوواط من الطاقة فقط. كما يمكنه قياس درجة حرارة السائل المحيط به ونقل هذه المعلومات من خلال حركات دقيقة تشبه طريقة تواصل نحل العسل.

"بداية حقبة جديدة"

وصف مارك ميسكين، مهندس الروبوتات النانوية بجامعة بنسلفانيا، هذا الإنجاز بأنه "بداية حقبة جديدة". وأضاف: "أثبتنا أنه بالإمكان دمج الدماغ الإلكتروني والمستشعر والمحرك في جسم صغير للغاية لا يُرى بالعين، وجعله يعمل لأشهر. ويفتح هذا الأساس المجال أمام تطوير روبوتات ذكية على المستوى الميكروي بقدرات أكبر".

وقبل هذا الإنجاز، كانت أصغر الروبوتات المستقلة لا تقل عن ملليمتر واحد، وهو حجم لم يتجاوزه الباحثون منذ أكثر من عشرين عامًا. ويواجه تصغير الروبوتات إلى مقياس الميكرومتر تحديات فيزيائية معقدة، حيث تصبح قوى مثل اللزوجة والسحب أهم بكثير من الجاذبية والقصور الذاتي، مما يجعل الحركة في السوائل أشبه بالدفع عبر مادة كثيفة مثل القطران.

وقد تحقق هذا الإنجاز من خلال دمج ابتكارين رئيسيين وهما جهاز كمبيوتر مجهري طوره فريق ميشيغان، ونظام دفع فريد طوره فريق بنسلفانيا. ولا يعتمد الروبوت على أجزاء متحركة، إذ لا يمتلك أطرافًا تقليدية يمكن أن تتعرض للكسر، بل يستخدم حقولًا كهربائية لتحريك الجزيئات حوله، ما يخلق حركة ديناميكية تمكنه من التقدم داخل السائل.

وأشار ديفيد بلاو، عالم الحاسوب في جامعة ميشيغان، إلى أن دمج حاسوب كامل على منصة بهذا الحجم تطلب إعادة تصميم البرمجة ودوائر أشباه الموصلات بشكل كامل. وبفضل هذا التصميم، يمكن للروبوتات الصغيرة التعاون فيما بينها لتشكيل مجموعات متحركة متناسقة تشبه أسراب الأسماك، تعمل بشكل مستقل لأشهر باستخدام الطاقة الشمسية.

ويأمل الباحثون في زيادة سعة الذاكرة لهذه الروبوتات مستقبلًا، ما سيمكنها من تنفيذ برامج أكثر تعقيدًا وتطوير سلوكيات مستقلة متقدمة. وقد تصبح هذه الروبوتات الدقيقة في المستقبل أدوات لمراقبة صحة خلايا جسم الإنسان، ما يفتح آفاقًا جديدة في الطب والتقنية الدقيقة.