來(lái)源 | The New York Times
作者 | Kenneth Chang
編譯 | 科技行者
就像弗蘭肯斯坦的故事一樣，Marc Miskin的機(jī)器造物最初同樣一動(dòng)不動(dòng)，但卻在突然之間獲得了自由活動(dòng)的能力。
不過(guò)這些機(jī)器人的尺寸非常微小，如同一顆灰塵。一塊計(jì)算機(jī)使用的芯片之上，能夠并排放置成千上萬(wàn)這種小型機(jī)器人。只要我們一聲令下，這些小東西就會(huì)行動(dòng)起來(lái)，自由地到處爬行。
賓夕法尼亞大學(xué)電氣與系統(tǒng)工程學(xué)教授Miskin博士表示，“我們可以使用大家最喜愛(ài)的硅電子產(chǎn)品，在上面安裝上肢體，這樣就可以構(gòu)建起上百萬(wàn)個(gè)這樣的微型機(jī)器人。聽(tīng)起來(lái)不可思議？但我們的發(fā)展愿景就是如此。”
他認(rèn)為這些微型單元擁有多種用途，且尺寸與一個(gè)細(xì)胞相仿。它們能夠爬進(jìn)手機(jī)電池當(dāng)中，清潔接口并恢復(fù)其續(xù)航能力。它們也可能成為神經(jīng)科學(xué)家眼中的福音，得以鉆入人類(lèi)大腦以測(cè)量神經(jīng)信號(hào)。由于體積小巧，這些一個(gè)培養(yǎng)皿能夠容納數(shù)百萬(wàn)個(gè)的微型機(jī)器人還可用于測(cè)試網(wǎng)絡(luò)與通信領(lǐng)域的諸多新鮮構(gòu)思。
▲ 身處草履蟲(chóng)旁邊的微型機(jī)器人。研究人員們?cè)O(shè)想利用這些微型爬蟲(chóng)測(cè)量人類(lèi)大腦中的信號(hào)。
這項(xiàng)研究最初于今年3月在波士頓召開(kāi)的美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上提出，也代表著物理學(xué)大師理查德-費(fèi)曼在1959年演講內(nèi)容的最新成果，即《底部仍有足夠的空間（There’s Plenty of Room at the Bottom）》。在那次演講中，費(fèi)曼先生探討了如何將信息打包成原子級(jí)結(jié)構(gòu)，以及分子級(jí)機(jī)器的變形技術(shù)。
在過(guò)去的五十年當(dāng)中，費(fèi)曼對(duì)于信息存儲(chǔ)的預(yù)測(cè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。Miskin博士表示，“但對(duì)于第二個(gè)目標(biāo)，即機(jī)器的小型化，我們真的才剛剛開(kāi)始。”
這些新型機(jī)器人所采用的基礎(chǔ)技術(shù)，與計(jì)算機(jī)芯片完全相同?？的螤柎髮W(xué)物理學(xué)家Paul McEuen解釋稱，“我們所做的一切，其基本原理都來(lái)自上世紀(jì)六十年代的硅芯片。制造一塊100微米的硅芯片并沒(méi)什么大不了，真正的突破在于如何在這樣的微觀尺度上制造機(jī)器人手臂的外骨骼，也就是執(zhí)行器。”
在與McEuen博士與另一位康奈爾大學(xué)物理學(xué)家Itai Cohen的合作研究期間，Miskin博士開(kāi)發(fā)出一種新型技術(shù)，能夠?qū)⒐枧c鈦材料疊放在硅片之上。當(dāng)施加電壓后，鉑金屬會(huì)收縮而鈦繼續(xù)保持剛性，從而使得原本的平面實(shí)現(xiàn)彎折。這種彎折能力即成為驅(qū)動(dòng)機(jī)器人肢體的馬達(dá)，每個(gè)機(jī)器人的肢體由大約100個(gè)原子組成。
事實(shí)上，這一基本設(shè)計(jì)思路并不新鮮。幾十年以來(lái)，加州大學(xué)伯克利分校的Kris Pister等研究人員一直在討論“智能塵埃”議題，希望利用這種微波的傳感器報(bào)告環(huán)境狀況。但在開(kāi)發(fā)實(shí)用版本時(shí)，為了適應(yīng)電池的結(jié)構(gòu)，智能塵埃變得不再是塵埃——而更像是智能砂礫。
Miskin博士則通過(guò)剔除電池解決了供電難題。相反，他通過(guò)向安裝在機(jī)器人背面的微型太陽(yáng)能電池板照射激光為機(jī)器人提供動(dòng)力。
在評(píng)價(jià)Miskin博士、McEuen博士及其合作者們的工作成果時(shí)，Pister博士表示“我覺(jué)得這真的很酷。他們開(kāi)發(fā)出一臺(tái)超小型機(jī)器人，可以通過(guò)激光照射的方式對(duì)其進(jìn)行控制，這也許會(huì)帶來(lái)多種有趣的應(yīng)用方向。”
由于這些機(jī)器人采用傳統(tǒng)的硅技術(shù)進(jìn)行制造，因此應(yīng)該能夠很輕松地利用機(jī)載傳感器測(cè)量溫度或者電脈沖。
Miskin博士指出，當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)這臺(tái)機(jī)器人的運(yùn)行電壓只有幾分之一伏特，且功率僅為十億分之一瓦時(shí)，電氣工程同事們感到難以置信：“「你的意思是，你可以把我們的成果拿走，然后直接給它裝上腳？」「沒(méi)錯(cuò)，就是這樣?！埂溉缓竽憔涂梢岳盟M(jìn)行計(jì)算試驗(yàn)，并完成其它各種工作？」人們對(duì)此真的感到非常興奮。”
但挑戰(zhàn)仍然存在。對(duì)于注入大腦的機(jī)器人，激光顯然無(wú)法繼續(xù)為其提供動(dòng)力。（Miskin博士說(shuō)，在這類(lèi)場(chǎng)景下磁場(chǎng)可能是比較好的供能選項(xiàng)。）他更希望新的機(jī)器人能夠游泳而非爬行。（對(duì)于小型機(jī)器，游泳可能更為困難，因?yàn)槿祟?lèi)的血液比較粘稠，這就像昆蟲(chóng)很難在蜂蜜中自行行動(dòng)一樣。）
然而，Miskin博士仍然非常樂(lè)觀，并希望能夠在未來(lái)幾年之內(nèi)拿出可以展示的實(shí)用微型產(chǎn)品。
他總結(jié)稱，“很多人都會(huì)感到好奇，詢問(wèn)我們到底需要完成多少項(xiàng)創(chuàng)新。而我之所以特別喜歡這個(gè)項(xiàng)目，就是因?yàn)槠渲械墓ぷ魅际枪δ苄詫用娴?mdash;—沒(méi)錯(cuò)，并沒(méi)有什么創(chuàng)新。我們只是找到業(yè)已存在的零件，并將它們組合在一起。”
