比沙粒还小的机器人问世 完全可编程 还很便宜

在机器人领域，和许多其他事物一样，小即是美。问题在于，把它们做得非常小几乎是不可能的。“制造能在小于一毫米的尺寸下独立运行的机器人是极其困难的，”宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的机器人专家马克·米斯金(Marc Miskin)说。“这个领域基本上被这个问题困扰了40年。”

现在，宾夕法尼亚大学和密歇根大学(University of Michigan)的研究人员创造了世界上最小、完全可编程的自主机器人，将强大的功能集成到一个比一粒盐还小的设备中。这些小东西非常精巧，肉眼几乎看不见，却能够感知环境、对环境做出反应，并以复杂的模式四处移动。正如Science Robotics杂志上一篇新论文所描述的，它们以极微量的能量运行，并从光中获取能量。

未参与该研究的麻省理工学院(MIT)机器人专家Kevin Chen说：“这是我见过的最小的可编程自主机器人。”他还说：“这对纳米机器人界来说是一个激动人心的进步。”

米斯金在宾夕法尼亚大学的团队提供了推进系统。这些机器人在液体环境中工作，通过产生一个微小的电场来推动附近的水分子移动。由于没有微小的手臂和腿（这些部件很难制造且容易损坏），这些机器人相当耐用，只要有能源，就可以游动数月。

在讨论这项突破时，机器人专家们经常提到1966年的电影《神奇旅程》(Fantastic Voyage)作为参照。在该电影中，一组科学家被暂时缩小到微观尺寸，进入并修复一位遭遇暗杀后挣扎求生的同事的身体。

米斯金说，微型机器人确实具有潜在的医疗功能，例如精确报告体内的局部温度，或从牙齿根部取出组织进行检测。在我们体内穿行的机器人（或许通过注射植入）甚至可以由光供能，因为某些种类的光可以穿透人体组织。但米斯金说，超声波也可以。

一个集成了传感器和计算机系统的微型机器人置于一美分硬币上，以示大小。图片来源：MICHAEL SIMARI/UNIVERSITY OF MICHIGAN

密歇根大学的戴维·布劳(David Blaauw)的实验室创造了微型机载计算机，使机器人可以通过光脉冲编程，自主地对环境做出反应。每个机器人都配备了自己的大脑，可以被赋予不同的指令，以便不同的机器人可以承担更大任务的不同部分，例如寻路或绘制小空间的地图。

布劳说：“我们设计了一种特殊的计算机指令，将一个值，比如测量的温度，编码到机器人表演的一段小舞蹈的摆动中。”“然后我们用带摄像头的显微镜观察这段舞蹈，并从摆动中解码出机器人想对我们说什么。”布劳说，这些摆动变成了可以被分析的数据，可以“自动提取机器人正在传达的值”。

第二个潜在的应用领域可能是在制造微型设备方面，例如具有复杂电路的计算机芯片，因为这些机器人能够在非常小的尺度上进行电镀和蚀刻。在之前的一篇论文中，米斯金和同事报告了它们有潜力“在自己身上生长金属并结合在一起”以修复其他材料。

但是，由于这些小机器人是可编程的——而且很可能非常便宜——用户很可能会想出各种尚未考虑到的应用。它们会有多便宜？第一批的制造成本约为每台10美元，但科学家们估计，如果商业生产商为了提高效率而扩大生产，成本可能会降至1美分。

这些机器人目前还不能做到的是像蚂蚁和细胞那样彼此交流。但科学家们正在为此努力。