Pesquisadores acabaram de reduzir robôs autônomos ao tamanho de um grão de sal. E esses robôs conseguem pensar — de certa forma.
Uma equipe da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Michigan (EUA) construiu máquinas microscópicas — com 200 por 300 por 50 micrômetros, o tamanho de um grão de sal — que nadam em líquidos, detectam mudanças de temperatura, tomam decisões de forma autônoma e operam por meses seguidos. Cada unidade custa cerca de um centavo para ser produzida.
Esses pequenos robôs são totalmente autônomos. Sem fios, campos magnéticos ou controle externo via joystick. Apenas um minúsculo computador, sensores e um sistema de propulsão comprimidos em algo quase invisível a olho nu.
“Reduzimos o tamanho dos robôs autônomos em 10.000 vezes”, afirmou Marc Miskin, professor assistente da Penn Engineering, ao Science Daily. “Isso abre uma escala totalmente nova para robôs programáveis.”
A inovação resolve um problema que desafia a robótica há 40 anos: como construir máquinas que operem de forma independente abaixo de um milímetro. A eletrônica continuou diminuindo, mas os robôs não acompanharam. A física nesse nível é desafiadora — Miskin explicou que empurrar a água nessa escala é como empurrar alcatrão, e braços ou pernas minúsculos simplesmente se quebram.
Por isso, a equipe abandonou completamente os projetos convencionais. Em vez de dobrar ou flexionar membros, esses robôs geram um campo elétrico que desloca partículas carregadas no líquido ao redor. Esses íons arrastam moléculas de água com eles, criando movimento.
Essa abordagem funciona porque não possui partes móveis. Os eletrodos são suficientemente resistentes para serem transferidos repetidas vezes entre amostras com uma micropipeta sem sofrer danos. Alimentados por luz LED, eles continuam nadando por meses.
Os minúsculos painéis solares que alimentam esses robôs produzem apenas 75 nanowatts. Para viabilizar o funcionamento, a equipe de Michigan desenvolveu circuitos que operam em voltagens extremamente baixas, reduzindo o consumo em mais de 1.000 vezes. Eles também precisaram repensar completamente o funcionamento do software, condensando o que normalmente exigiria várias instruções em comandos únicos e especializados, que cabem em memórias microscópicas.
O resultado: o primeiro robô submilimétrico com um computador completo. Processador, memória, sensores — o pacote completo. Ninguém havia feito isso antes nessa escala.
Esses robôs conseguem detectar temperatura com precisão de até um terço de grau Celsius — seis décimos de grau Fahrenheit para quem prefere o sistema imperial. Eles podem se mover em direção a regiões mais quentes ou relatar valores de temperatura que servem como indicadores de atividade celular — potencialmente monitorando células individuais.
Para comunicar suas medições, os pesquisadores criaram uma instrução especial que codifica dados nas “ondulações” de uma pequena dança que o robô executa. Os cientistas observam pelo microscópio e decodificam a mensagem. É como a comunicação das abelhas, explicou David Blaauw, professor de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Michigan.
Os robôs são programados por pulsos de luz, que também os alimentam. Cada um possui um endereço único, permitindo que os pesquisadores carreguem programas diferentes em unidades distintas. Eles podem trabalhar de forma independente ou coordenada, movendo-se em padrões semelhantes a cardumes de peixes, atingindo velocidades de até um comprimento corporal por segundo.
Versões futuras poderão armazenar programas mais complexos, integrar novos sensores ou operar em ambientes mais hostis. O design atual é uma plataforma — seu sistema de propulsão funciona com eletrônicos que podem ser fabricados em escala e a baixo custo.
“Este é realmente apenas o primeiro capítulo”, afirmou Miskin. “Mostramos que é possível colocar um cérebro, um sensor e um motor em algo quase invisível e fazê-lo sobreviver e funcionar por meses.”
“Quando você tem essa base”, acrescentou, “é possível adicionar todo tipo de inteligência e funcionalidade.”
* Traduzido e editado com autorização do Decrypt.
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