Chưa từng có trong lịch sử: Robot nhỏ hơn cả hạt muối, giá chỉ 1 xu

Dự án hợp tác giữa Đại học Pennsylvania và Đại học Michigan (Mỹ) đã phát triển những robot tự hành có thể lập trình hoàn chỉnh, với kích thước “nhỏ hơn cả một hạt muối”.

Được giới thiệu là robot tự hành nhỏ nhất từng được chế tạo, các cỗ máy ở cấp độ nano này được kỳ vọng sẽ mở ra nhiều ứng dụng trong y học, sản xuất siêu nhỏ và các lĩnh vực công nghệ cao khác. Đáng chú ý, chi phí sản xuất mỗi robot chỉ khoảng 1 xu (khoảng 250 đồng).

Trong dự án này, khoa kỹ thuật trường Penn phụ trách thiết kế cấu trúc vật lý và các đặc tính cơ học, trong khi các nhà khoa học tại Michigan cung cấp “bộ não” cho robot. Phòng thí nghiệm Michigan tham gia nghiên cứu cũng đang nắm giữ kỷ lục chế tạo máy tính nhỏ nhất thế giới.

Một dự án hợp tác giữa 2 đại học Mỹ đã tạo ra robot tự hành nhỏ nhất thế giới. Ảnh: Tom's Hardware 

Các robot được phát triển có kích thước chỉ khoảng 200 x 300 x 50 micromet – tương đương nhiều vi sinh vật. Ở quy mô này, chúng phải đối mặt với những thách thức vật lý hoàn toàn khác so với robot thông thường, đặc biệt là lực cản và độ nhớt của môi trường.

Để thích nghi, các nhà nghiên cứu thiết kế robot hoạt động như những “vận động viên bơi lội”, nhưng không sử dụng bất kỳ bộ phận chuyển động nào như tay hay chân. Thay vào đó, họ phát triển một hệ thống đẩy hoàn toàn mới nhằm giữ kích thước ở mức tối thiểu.

Cụ thể, robot tạo ra một điện trường nhỏ để “đẩy” các ion trong dung dịch xung quanh, từ đó di chuyển như đang bơi. Việc điều chỉnh điện trường này cho phép robot di chuyển theo các quỹ đạo phức tạp hoặc phối hợp theo nhóm. Không có bộ phận chuyển động cũng giúp robot bền bỉ hơn; chúng thậm chí có thể được gắp bởi các dụng cụ thí nghiệm mà không bị hư hỏng.

Nhờ không có bộ phận chuyển động, các robot này vừa bền bỉ vừa có thể hoạt động theo nhóm trong thời gian dài. Ảnh: Tom's Hardware

Nguồn năng lượng là một thách thức lớn ở kích thước siêu nhỏ. Giải pháp được lựa chọn là pin mặt trời, chiếm phần lớn khối lượng thân robot. Dù được tối ưu, hệ thống này chỉ tạo ra khoảng 75 nanowatt điện, cho thấy hiệu suất là yếu tố sống còn.

Để trở thành robot tự hành thực sự, các cỗ máy này cần khả năng xử lý độc lập – phần việc do Đại học Michigan đảm nhiệm. Theo nhóm nghiên cứu, robot được trang bị bộ xử lý hiệu suất cao, bộ nhớ và cảm biến siêu nhỏ.

Việc lập trình robot được thực hiện thông qua xung ánh sáng, giúp các tấm pin mặt trời kiêm luôn chức năng giao tiếp. Để truyền dữ liệu ngược trở lại, robot được lập trình thực hiện một “vũ điệu lắc” tương tự ong mật, sử dụng chính hệ thống đẩy ion của mình.

Các robot có thể được triển khai theo từng trăm chiếc để hoàn thành nhiệm vụ, với thời gian hoạt động kéo dài nhiều tháng nhờ năng lượng mặt trời và mức tiêu thụ điện cực thấp. 

Dù tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến, các nhà nghiên cứu cho biết những robot tự hành này có thể được sản xuất hàng loạt với chi phí rất thấp, chỉ khoảng một xu mỗi chiếc. Theo họ, đây mới chỉ là “chương mở đầu” của kỷ nguyên robot siêu nhỏ.