世界最小的可编程机器人：靠光思考游泳感知温度

这些微型机器人能成群游动、感知热量、团队协作，依靠光能自主运行数月之久。

机器人已经能缩小到微生物的尺寸。美国宾夕法尼亚大学近日公布了一款被称为"全球最小可编程自主机器人"的研究成果，其大脑系统由密歇根大学研发。

这些微型游泳机器人能感知环境、自主决策，每次可连续独立运行数月。每台机器人尺寸仅0.2毫米×0.3毫米×0.05毫米，肉眼几乎看不见，相当于细菌和单细胞生物的尺度。

虽然体型微小，但这些机器人能进行复杂路径移动，响应温度变化，甚至能协同群体运动。

更引人注目的是它们的成本和续航能力。每台机器人制造成本约1美分，依靠光能驱动且不含任何活动部件，这种设计使它们即使在液体环境中也能保持卓越的耐用性。

这项研究标志着微尺度机器人领域期待已久的突破。数十年来，该领域一直在为如何将自主运动、感知和计算功能集成到极小尺寸中而苦苦探索。

在微生物尺度制造机器人。多年来电子元件持续微型化，但机器人的微型化进程相对滞后。微尺度自主运动尤其困难，主要是因为水在微观尺度会表现出完全不同的特性。

宾大电气与系统工程助理教授、该研究资深作者马克·米斯金表示："我们制造的自主机器人比现有产品小一万倍，这为可编程机器人开启了全新的尺度领域。"

在这个尺度下，机器人在水中的运动不像游泳，更像是穿过浓稠的糖浆。它们没有推进器或关节，而是采用巧妙的解决方案：推动周围液体本身流动。机器人通过产生电场来推动液体中的离子，这些离子再推动附近水分子，从而产生推动机器人前进的动力。

这种推进系统没有活动部件，使机器人能持续游动数月，并能用微量移液器轻松转移。它们还能像鱼群般协调行动。

光能驱动的大脑。机器人的智能源自密歇根大学研发的超微型计算机。这些微型处理器仅需75纳瓦功率运行，比智能手表耗能低约10万倍。该研究资深作者戴维·布劳乌指出："宾大的推进系统和我们的微型计算机堪称绝配。"

为实现这一目标，研究团队彻底重新设计了微尺度程序的编写和执行方式。"我们必须完全重构计算机程序指令，将传统推进控制所需的多条指令压缩成一条特殊指令。"布劳乌解释道。

机器人表面大部分覆盖着太阳能电池，既收集光能供电，又兼作光学接收器。光脉冲不仅为机器人提供动力，还能进行编程控制，每台机器人都有唯一标识符，可接收个性化指令。

当前版本的机器人配备了温度传感器，能检测0.3摄氏度以内的温差。它们能向温暖区域移动，或通过摆动身体报告温度变化，这种行为类似蜜蜂的"摇摆舞"。

米斯金表示："这只是刚刚开篇。我们证明了可以在肉眼几乎看不见的尺度上集成大脑、传感器和驱动器，并让它们持续工作数月。"

未来版本可能搭载更多传感器、存储更复杂程序，或在更恶劣环境中运行，有望革新医疗和微尺度制造领域。

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