Mici roboți cu potențial gigant

Faceți o călătorie în lumea microscopică, pe măsură ce roboticienii Paul McEuen și Marc Miskin explică cum proiectează și produc în masă roboți mici de mărimea unei celule, animați de mici picioare atomice - și ne arată cum aceste mașini pot într-o zi fi „pilotate” să combată boli ale culturilor agricole sau să vă studieze creierul la nivel de neuroni individuali.

Mark Miskin: Asta este o rotiferă.

Este un microorganism cam jumătate
din lățimea unui fir de păr.

Acestea trăiesc oriunde pe Pământ
- apă sărată, apă dulce, peste tot -

iar aceasta caută mâncare.

Îmi amintesc când am văzut
asta prima dată,

aveam cam 8 ani și m-a dat pe spate.

Este o creatură mică și incredibilă,

vânează, înoată,

își vede de viața sa,

dar întregul său univers se întinde
pe lungimea unei băltoace de apă.

Paul McEuen: Această mică rotiferă
ne arată ceva destul de uimitor.

Ne arată că putem construi o mașină

care este funcțională,
complexă, inteligentă,

dar totul într-un pachet mic,

unul atât de mic
încât e imposibil de văzut.

Inginerul din mine
a fost complet uimit de asta,

că cineva a făcut o astfel de creatură.

Dar în spatele acelei uimiri,
trebuie să recunosc, e și puțină invidie.

Adică, natura poate s-o facă.
Noi de ce n-am putea?

De ce n-am putea face roboți minusculi?

Nu sunt singurul
care a avut ideea asta.

De fapt, cel puțin în ultimii ani,

cercetătorii din întreaga lume
și-au asumat sarcina

de a construi roboți

care sunt atât de mici
încât nu pot fi văzuți.

Și o să vă vorbim astăzi

despre un efort al Universității Cornell,

acum și al Universității din Pennsylvania

de a construi roboți mici.

Bine, acesta e țelul.

Dar cum o facem?

Cum facem să construim roboți mici?

Dintre toți, Pablo Picasso
ne-a dat primul indiciu.

Picasso a spus:

[„Artiștii buni copiază,
artiștii mari fură."]

(Râsete)

„Artiștii buni copiază.
Artiștii mari fură."

(Râsete)

Bine. Dar de unde să fure?

Mă credeți sau nu,

majoritatea tehnologiei necesare
să construim un robot mic există deja.

Industria semiconductoare
a devenit din ce în ce mai bună

în a face dispozitive tot mai mici,

astfel încât ei ar putea să pună
cam un milion de tranzistori

într-un pachet de mărimea, să zicem,

a unui parameci unicelular.

Și nu doar electronice.

Ei mai pot construi senzori mici,

LED-uri,

întregi pachete de comunicare
care sunt prea mici pentru a fi văzute.

Așa că asta vom face.

Vom fura acea tehnologie.

Avem aici un robot.

(Râsete)

Robotul are două părți, după cum se pare.

Are un cap, are și picioare.

[Fură asta: Creierul]

(Râsete)

Îl vom numi robot fără picioare,

ceea ce ar putea suna exotic,

dar sunt chiar interesanți.

De fapt, majoritatea aveți un robot
fără picioare cu voi acum.

Telefonul vostru inteligent
este cel mai reușit robot fără picioare.

În doar 15 ani, a cucerit
aproape toată planeta.

Și de ce n-ar face-o?

E o mașinărie mică atât de frumoasă.

E incredibil de inteligentă,

are aptitudini de comunicare grozave,

și toate astea într-un pachet
pe care poți să-l ții în mână.

Așa că vrem să facem ceva de genul acesta,

doar că la scară celulară,

de mărimea unui parameci.

Iată-l aici.

Acesta e telefonul inteligent
de mărimea unei celule.

Chiar arată ca un telefon inteligent,

doar că e cam de 10.000 de ori mai mic.

Noi l-am numit CIOW.

[Circuite Integrate Optice Wireless]

Bine, nu suntem așa buni la reclamă, da?

(Râsete)

Dar e chiar super, de unul singur.

De fapt, acest CIOW are mai multe părți.

Așa că aproape de vârf,

avem aceste celule solare mici
care când captează lumină,

activează un mic circuit
care e acolo în mijloc.

Iar acel circuit poate alimenta un LED

care pâlpâie și permite
CIOW-ului să comunice cu voi.

Însă față de telefonul mobil,

CIOW-ul comunică cu lumină,

ca un fel de licurici micuț.

Un lucru interesant la aceste CIOW-uri

este că nu le facem câte unul pe rând,

sudând toate părțile împreună.

Le facem în paralel masiv.

De exemplu, cam un milion
din aceste CIOW-uri

pot încăpea pe o simplă plăcuță
semiconductoare de 10 cm.

La fel cum telefonul
are diferite aplicații,

puteți avea diferite feluri de CIOW-uri.

Unele pot fi pentru măsurarea voltajului,

unele măsoară temperatura,

sau pot avea o lumină mică
care pâlpâie să vă arate că e acolo.

Așa că sunt chiar super,
aceste mici dispozitive.

Și aș vrea să vă vorbesc
despre ele în amănunt.

Dar mai întâi, trebuie să vă spun
despre ceva diferit.

Am să să vă spun ceva despre
monezile penny, ceva ce poate nu știți.

Asta este o monedă penny mai veche.

Are o reprezentare
a Memorialului Lincoln pe spate.

Dar un lucru pe care poate nu-l știați,

dacă măriți imaginea,
veți găsi în centrul acesteia

o imagine cu Abraham Lincoln,

la fel ca în Memorialul Lincoln,
nu departe de aici.

Sunt sigur că nu știți

că dacă măriți imaginea și mai mult -

(Râsete)

veți vedea că este un CIOW
pe pieptul lui Abe Lincoln.

(Râsete)

Dar lucrul captivant

e că puteți să vă zgâiți la asta
toată ziua și n-o veți vedea.

Nu se vede cu ochiul liber.

Aceste CIOW-uri sunt așa de mici

și le facem într-o manieră paralelă,

astfel că orice CIOW
costă mai puțin de un penny.

De fapt, ce e mai costisitor
în această demonstrație e abțibildul

care spune „CIOW."

(Râsete)

Acela costă cam opt cenți.

(Râsete)

Suntem foarte încântați
de acestea din tot felul de motive.

De exemplu, ca tag-uri minuscule
inteligente pentru securitate,

ce identifică mai bine decât o amprentă.

Putem să le punem
înăuntrul altor instrumente medicale

pentru a da informații,

și chiar începem să ne gândim
să le punem în creier,

să ascultăm pe rând neuronii.

De fapt, doar un lucru e rău
la aceste CIOW-uri:

nu sunt roboți.

Sunt doar un cap.

(Râsete)

Și cred că putem cădea de acord

că o jumătate de robot nu e un robot.

Fără picioare, nu avem nimic de fapt.

MM: Așadar vă trebuie și picioare,
dacă vreți să faceți un robot.

Se pare că nu poți doar să furi

o tehnologie preexistentă.

Dacă vreți picioare pentru roboțel,
vă trebuie organe de activare,

părți mobile.

Trebuie să îndepliniți diverse cerințe.

Ele trebuie să aibă voltaj scăzut.

Trebuie și să consume puțin.

Dar cel mai important,
trebuie să fie mici.

Dacă vreți să construiți un robot
cât o celulă,

vă trebuie și picioare pe măsură.

Nimeni nu știe cum să facă asta.

Nu era o tehnologie preexistentă
care să întrunească aceste cerințe.

Pentru a face picioare
pentru micii noștri roboți,

a trebuit să facem ceva nou.

Așa că iată ce am construit.

Acesta e unul din organele de acționare
prin care trece un curent.

Când fac asta, puteți vedea
cum se răsucește organul de acționare.

Nu pare că e prea mare lucru,

dar dacă ai pune o hematie pe ecran,
ar fi cam atât de mare,

așa că sunt bucle incredibil de mici.

Sunt incredibil de mici,

dar acest dispozitiv se poate răsuci
fără probleme, fără să se strice nimic.

Așadar, cum procedăm?

Organul de acționare este din platină

cu grosimea de vreo 12 atomi.

Se pare, că dacă iei platină, o pui în apă

și îi aplici un voltaj,

atomii de apă se vor atașa
sau se vor îndepărta

de pe suprafața platinei,

depinde de cât voltaj folosești.

Asta creează o forță,

pe care o puteți folosi
pentru activarea controlată a voltajului.

Ideea era să facem totul ultrasubțire.

Organul de acționare e destul de flexibil

pentru a se îndoi atât de mult
fără a se rupe,

și poate să folosească forțele care vin

de la atașarea și îndepărtarea
unui singur strat de atomi.

Nu trebuie să construim
câte unul pe rând.

De fapt, ca și CIOW-urile,

le putem construi în paralel
în număr uriaș.

Aici avem câteva mii
de organe de acționare,

și tot ce fac este să aplic un voltaj,

toate fac valuri,

arătând ca picioarele
unei armate de roboți ai viitorului.

(Râsete)

Așa că avem creierele și avem și mușchii.

Avem inteligența
și avem organele de acționare.

CIOW-urile sunt creierul.

Ele ne dau senzorii
și proviziile de energie,

și ne dau un sistem de comunicare
în două sensuri prin lumină.

Straturile de platină sunt mușchii.

Ele vor mișca robotul în jur.

Acum vom lua aceste două bucăți,
le punem laolaltă

și începem a construi micii noștri roboți.

Primul lucru pe care am vrut
să-l construim a fost simplu.

Acest robot se deplasează cu control uman.

În mijloc sunt niște celule solare
și cabluri atașate de el.

Asta e CIOW-ul.

Ele sunt conectate
la o serie de picioare cu strat de platină

și aceste panouri
pe care le punem deasupra

au rol în felul cum picioarele
se pliază sau ce formă vor lua.

Ideea e că printr-un laser
ce e țintit la diferite celule solare,

puteți să alegeți ce picior să se miște

și să faceți robotul să miște.

Desigur, nu le construim
pe rând nici pe acestea.

Le construim tot în paralel, masiv.

Le construim ca un milion de roboți
la o singură plăcuță semiconductoare.

De exemplu, în această imagine
din dreapta, avem un cip

iar acest cip
are cam 10.000 de roboți în el.

În lumea noastră, în lumea macro,

acest lucru arată de parcă ar fi
un nou microprocesor.

Dar dacă iei acel cip și
îl puneți sub microscop,

veți vedea mii și mii de roboți mici.

Acești roboți încă sunt lipiți.

Ei sunt încă atașați de suprafața
pe care i-am construit.

Pentru a-i face să se miște liber
trebuie să îi eliberăm.

Am vrut să vă arătăm pe viu
cum eliberăm armata de roboți,

dar procesul implică
substanțe chimice foarte periculoase,

adică chestii nasoale rău,

și suntem la 1.700 de metri
de Casa Albă, ați înțeles?

Da. Nu ne-au dat voie s-o facem.

Așa că...

(Râsete)

vă vom arăta în schimb un film.
(Râsete)

Ce avem aici sunt stadiile finale
ale lansării de roboți.

Folosim substanțe chimice

pentru a grava substratul de sub roboți.

Când se dizolvă, roboții
se pot plia în formele lor finale.

După cum puteți vedea,
producția e de 90%,

și fiecare din cei 10.000 de roboți
pe care-i facem

e un robot pe care îl putem lansa
și controla mai târziu.

Și putem să luăm acești roboți
și să-i punem în anumite locuri.

Dacă vă uitați la acest film în stânga
aveți niște roboți în apă.

Am să vin cu o pipetă,

și îi captez pe toți în vid.

Când injectezi roboții din acea pipetă,

ei sunt bine.

Acești roboți sunt așa de mici,

sunt atât de mici încât pot trece
prin cel mai mic ac hipodermic

pe care îl cumpărați.

Da, așa că dacă ați vrea,

v-ați putea injecta cu roboți.

(Râsete)

Cred că le-ar plăcea.

(Râsete)

În dreapta e un robot
pe care l-am pus într-o baltă.

Vreau să așteptați o secundă.

Hop!

Vedeți asta? Ăla n-a fost rechin.
A fost un parameci.

Și asta e lumea în care acestea trăiesc.

Bine, să zicem că totul e bine,

dar vă puteți întreba acum:

„Bine, dar pot ei merge?"

Nu? Asta ar trebui să facă. Sunt mai buni.
Așa că haideți să aflăm.

Iată robotul și aici în mijloc
avem celulele solare.

Sunt acele mici dreptunghiuri.

Uitați-vă la celula cea mai apropiată
de vârful diapozitivului.

Vedeți acel mic punct alb?
Acela este un laser.

Uitați ce se întâmplă
când începem să mutăm laserul

între diferite celule solare de pe robot.

Iată cum a plecat!

(Aplauze)

Da!

(Aplauze)

Iată cum a plecat mărșăluind
prin lumea microscopică.

Unul din lucrurile interesante
despre această filmare este:

eu pilotez de fapt robotul în acest film.

De fapt, timp de șase luni, slujba mea
a fost să pun lasere pe acești roboți mici

ca să-i pilotez prin lumea microscopică.

Asta a fost slujba mea.

Din câte mi-am dat seama,
asta a fost cel mai bună slujbă din lume.

(Râsete)

A fost un sentiment de emoție totală,

de parcă ai face imposibilul.

E un sentiment uimitor, ca atunci când
m-am uitat prima dată printr-un microscop,

ca un copil ce se uita la acea rotiferă.

Sunt tată, am un fiu și are cam trei ani.

Într-o zi, se va uita
printr-un microscop ca acesta.

Și adesea mă gândesc:

Ce o să vadă el?

În loc să vadă lumea microscopică,

noi, oamenii, putem acum construi
tehnologie ca s-o modelăm,

să interacționăm cu ea, s-o realizăm.

Peste 30 de ani, când fiul meu
va fi de vârsta mea,

ce va face cu acea abilitate?

Vor trăi microroboții
în fluxul nostru sanguin,

la fel de răspândiți ca bacteriile?

Vor trăi pe recolte
și ne vor scăpa de dăunători?

Ne vor spune că avem infecții
sau vor combate cancerul celulă cu celulă?

PM: Și partea grozavă

e că veți lua parte la această revoluție.

Zece ani de acum înainte,

Când veți cumpăra noul vostru
iPhone 15x Moto sau cum se va mai chema,

(Râsete)

va putea veni cu un borcan mic
cu câteva mii de roboți mici

ce pot fi controlați
cu o aplicație de pe telefon.

Așa că dacă vreți să vă plimbați
pe un parameci, acum puteți.

Dacă vreți - zic și eu - fiți DJ-ul
celei mai mici petreceri cu roboți,

dați-i bătaie.

(Râsete)

Iar eu, unul, sunt foarte entuziasmat
de zilele ce vor veni.

MM: Vă mulțumim!

(Aplauze)