Robots diminutos con un gran potencial

Haz un viaje por el micromundo mientras los roboticistas Paul McEuen y Marc Miskin explican cómo diseñan y producen en masa microrobots del tamaño de una célula, impulsados por patas de dimensiones atómicas, y muestran como algún día estas máquinas podrían ser "piloteadas" para luchar contra las enfermedades de los cultivos o estudiar las neuronas a nivel individual.

Marc Miskin: Esto es un rotífero.

Es un microorganismo que tiene
un ancho aproximado de un cabello.

Vive en cualquier parte --en agua salada,
agua dulce, en todos lados--

y este está buscando comida.

Recuerdo la primera vez que vi uno;

tendría unos ocho años,
y realmente me impactó.

Ahí estaba esta criatura
increíble y pequeña,

que caza, nada,

hace su vida,

pero todo su universo cabe
en una gota de agua de estanque.

Paul McEuen: Este pequeño rotífero
nos muestra algo realmente asombroso.

Demuestra que podemos
construir una máquina

funcional, compleja, inteligente,

pero todo en un tamaño diminuto,

tan pequeño que es imposible verlo.

Ahora bien, como ingeniero me impresiona

que alguien pueda hacer
este tipo de criaturas.

Pero debo confesar que detrás de
ese asombro hay un poco de envidia.

Es decir, la naturaleza puede hacerlo.
¿Por qué nosotros no?

¿Por qué no podemos construir
robots diminutos?

Bien, no soy el único
que tiene esta idea.

De hecho, durante los últimos años,

investigadores de todo el mundo
se han dedicado

a tratar de construir robots

tan pequeños que no se ven.

Y hoy les vamos a contar

sobre un esfuerzo de
la Universidad Cornell

y de la Universidad de Pensilvania

para intentar construir robots diminutos.

Bien, ese es el objetivo.

Pero ¿cómo lo hacemos?

¿Cómo hacemos para construir
robots diminutos?

Bien, de entre todas las personas,
Pablo Picasso nos da la primera pista.

Picasso dijo:

["Los buenos artistas copian,
los grandes artistas roban"].

(Risas)

"Los buenos artistas copian,
los grandes artistas roban".

(Risas)

Bien. Pero ¿robar de dónde?

Lo crean o no,

la mayoría de la tecnología necesaria
para construir un robot diminuto

ya existe.

La industria de los semiconductores
ha mejorado cada vez más

en hacer dispositivos
cada vez más diminutos,

hasta el punto de que podrían poner
algo así como un millón de transistores

en un tamaño de, digamos,

un paramecio unicelular.

Y no solo es la electrónica.

También construyen pequeños sensores,

LEDes,

paquetes de comunicación completos
demasiado pequeños para ser vistos.

Así que eso es lo que haremos.

Vamos a robar esa tecnología.

Este es un robot.

(Risas)

Resulta que el robot tiene dos partes.

Tiene una cabeza y tiene patas.

[Robar esto: Cerebros]

(Risas)

Diremos que es un robot sin patas,

lo que puede parecer exótico,

pero es algo bastante bueno en sí mismo.

De hecho, la mayoría de Uds.
tienen un robot sin patas.

Su teléfono inteligente es el robot
sin patas más exitoso del mundo.

En solo 15 años ha llegado
a todo el mundo.

¿Y por qué no?

Es una pequeña máquina muy bella.

Es increíblemente inteligente,

tiene una gran capacidad de comunicación,

y todo en un tamaño que cabe en la mano.

Así que deseábamos poder
construir algo como esto,

solo que a escala celular,

del tamaño de un paramecio.

Y aquí está.

Este es nuestro teléfono inteligente
de tamaño celular.

Incluso parece un teléfono inteligente,

solo que es unas 10 000 veces más pequeño.

Lo llamamos OWIC.

[Circuito Integrado Óptico Inalámbrico]

Bueno, no somos publicistas, ¿sí?

(Risas)

Pero es genial en sí mismo.

De hecho, este OWIC tiene varias partes.

Cerca de la parte superior

hay unas pequeñas celdas solares
que, al iluminarlas,

activan un pequeño circuito
que está aquí en el centro.

Y ese circuito puede accionar
un LED diminuto

que parpadea y permite que el OWIC
se comunique con Uds.

Así que, al contrario
del teléfono inteligente,

el OWIC se comunica con luz,

como una luciérnaga diminuta.

Algo de estos OWIC que es fantástico

es que no los hacemos uno por uno

uniendo todas las piezas.

Los hacemos en masa, en paralelo.

Por ejemplo, un millón de estos OWIC

caben en una oblea de 10 cm.

Y así como hay diferentes
aplicaciones de teléfono,

también hay diferentes clases de OWIC:

unos que miden el voltaje,

otros que miden la temperatura

o simplemente unos con una lucecita
que parpadea para decir que están ahí.

Así que estos dispositivos son geniales.

Y quisiera contarles
más detalles sobre ellos.

Pero primero debo decirles algo más.

Les contaré algo sobre los centavos
que quizá Uds. no saben.

Este es un centavo un poco antiguo.

En el reverso tiene una imagen
del Monumento a Lincoln.

Pero lo primero que no saben

es que, si ampliamos la imagen,
en el centro de esto

podemos ver a Abraham Lincoln

como en el Monumento a Lincoln
real, cerca de aquí.

Lo que seguramente no saben

es que si lo ampliamos aún más...

(Risas)

pueden ver un OWIC
sobre el pecho de Lincoln.

(Risas)

Pero lo interesante

es que pueden mirarlo
todo el día y no lo verán.

A simple vista es invisible.

Los OWIC son tan pequeños,

y los hacemos de un modo tan en paralelo,

que cada OWIC cuesta menos de un centavo.

De hecho, lo más caro de esta demostración
es esta etiquetita

que dice "OWIC".

(Risas)

Cuesta unos ocho centavos.

(Risas)

Y estamos muy entusiasmados con esto
por varias razones.

Podemos usarlos como etiquetitas
de seguridad inteligentes,

más identificatorias
que una huella digital.

Los estamos colocando dentro
de otros instrumentos médicos

para dar otra información,

e incluso estamos pensando
en colocarlos en el cerebro

para escuchar a las neuronas
de modo individual.

De hecho, este OWIC
solo tiene algo malo:

no es un robot.

Solo es una cabeza.

(Risas)

Y creo que todos estamos de acuerdo

en que medio robot no es un robot.

Sin las patas casi no tenemos nada.

MM: Así que, si queremos construir
un robot necesitamos las patas.

Y aquí no podemos robar
ninguna tecnología preexistente.

Si queremos patas para el robot
necesitamos actuadores, partes movibles.

Tienen que satisfacer
muchos requisitos diferentes.

Tienen que tener bajo voltaje.

Tienen que ser de baja potencia.

Pero, lo más importante,
deben ser pequeños.

Los robots de tamaño celular,
necesitan patas de esa dimensión.

Pero nadie sabe cómo hacerlo.

No hay una tecnología preexistente
que cumpla esas demandas.

Para hacer las patas
de nuestros minúsculos robots

debíamos hacer algo nuevo.

Así que construimos esto.

Este es uno de nuestros actuadores,
y le estoy aplicando voltaje.

Cuando lo hago, el actuador
responde enroscándose.

Puede que esto no parezca mucho,

pero si colocamos un glóbulo rojo
en la pantalla, sería de ese tamaño,

así que son rizos
increíblemente pequeños.

Son increíblemente pequeños,

y sin embargo el dispositivo se puede
curvar y enderezar, no se rompe.

¿Cómo lo hacemos?

El actuador está hecho
de una capa de platino

con un grosor de unos 12 átomos.

Resulta que si colocamos
platino en agua y le aplicamos voltaje

los átomos del agua se adhieren
o despegan de la superficie del platino,

según cuánto voltaje usemos.

Esto crea una fuerza

que podemos usar para una acción
de voltaje controlado.

La clave fue hacer todo
extremadamente delgado.

Así, el actuador tiene la flexibilidad
necesaria para curvarse sin romperse,

y puede utilizar la fuerza proveniente

de adherir o quitar
una única capa de átomos.

Pero tampoco tenemos
que construirlos uno por uno.

Como los OWIC, también podemos
construirlos en masa, en paralelo.

Aquí hay unos cuantos
miles de actuadores,

y, al aplicarles voltaje,

todos se curvan,

como las patas de un futuro
ejército de robots.

(Risas)

Así que ahora tenemos el cerebro
y tenemos los músculos.

Tenemos la inteligencia y los actuadores.

Los OWIC son el cerebro.

Nos dan los sensores,
nos dan las fuentes de energía

y un sistema de comunicación
bidireccional por medio de luz.

Las capas de platino son los músculos.

Son lo que moverá al robot.

Ahora podemos tomar
esas dos piezas, unirlas,

y empezar a construir
los robots diminutos.

Lo primero que queríamos construir
era algo realmente sencillo.

Este robot se mueve
controlado por un usuario.

Tiene algunas celdas solares
y algunos cables adheridos.

Ese es el OWIC.

Está conectado a unas patas
que tienen una capa de platino

y esos paneles rígidos arriba

les dicen a las patas cómo doblarse,
la forma que deben tomar.

Al disparar un láser
a las diferentes celdas solares

podemos elegir la pata que queremos mover

y hacer que el robot se desplace.

Por supuesto, tampoco
los construimos uno por uno.

También los construimos
en masa y en paralelo.

En una oblea de diez centímetros
podemos construir un millón de robots.

Por ejemplo, esta imagen
de la izquierda es un chip

que contiene unos 10 000 robots.

En nuestro mundo, el macro mundo,

esto parece ser un nuevo microprocesador.

Pero si colocamos ese chip
bajo el microscopio,

veremos miles y miles
de robots diminutos.

Pero estos robots todavía están atascados,

adheridos a la superficie
donde los construimos.

Para que puedan desplazarse
debemos liberarlos.

Queríamos mostrarles en vivo
cómo liberamos al ejército de robots,

pero ese proceso implica
sustancias químicas muy peligrosas,

realmente cosas desagradables,

y estamos a un kilómetro y medio
de la Casa Blanca...

Sí. No nos dejan hacerlo.

Así que...

(Risas)

así que, en vez de eso
les mostraremos un video.

(Se ríe)

Lo que ven aquí son las etapas finales
del despliegue de robots.

Usamos las substancias químicas

para quitar el sustrato
de debajo de los robots.

Cuando se disuelve, los robots son libres
de curvarse en su forma final.

Pueden ver que el rendimiento
es de un 90 %,

así que casi cada uno de esos
10 000 robots construidos

es un robot que podemos
desplegar y luego controlar.

Podemos tomarlos y colocarlos
en distintos lugares.

Si observan el video, a la izquierda,
esos son algunos robots en agua.

Voy a acercar una pipeta,
y los voy a aspirar.

Ahora bien, si inyectamos los robots
desde esa pipeta,

están en buen estado.

De hecho, son tan pequeños

que pueden pasar por la aguja hipodérmica
más pequeña que puedan comprar.

Sí, si quisieran,

podrían inyectarse un montón de robots.

(Risas)

Creo que están en eso.

(Risas)

A la derecha hay un robot
que pusimos en agua de estanque.

Esperen un momento.

¡Up!

¿Lo vieron? No era un tiburón.
Era un paramecio.

Ese es el mundo
en el que viven estas cosas.

Bueno, eso está muy bien,
pero se estarán preguntando:

"Bien, pero ¿caminan?"

Es lo que se supone que hacen.
Mejor así. Veamos.

Aquí está el robot
con sus celdas solares en el centro,

son esos pequeños rectángulos.

Miren la celda solar más cercana
en el borde superior de la diapositiva.

¿Ven ese punto blanco?
Es un punto de láser.

Ahora vean lo que pasa
cuando lo movemos

entre diferentes celdas solares del robot.

¡Ahí va!

(Aplausos)

¡Sí!

(Aplausos)

Ahí va el robot, marchando
en el micromundo.

Algo genial de este video

es que yo piloteo al robot.

De hecho, durante seis meses, mi trabajo
fue disparar láseres a robots diminutos

para dirigirlos en el micromundo.

Ese era mi trabajo.

Y puedo decirles que es el trabajo
más genial del mundo.

(Risas)

Fue una sensación muy emocionante,

como de hacer algo que es imposible.

Es una sensación de asombro como
cuando miré a través del microscopio

cuando era niño y observé a ese rotífero.

Ahora soy padre, tengo
un hijo de tres años.

Algún día él mirará a través
de un microscopio como ese.

Y siempre me pregunto:

¿Qué verá?

En lugar de solo mirar el micromundo

ahora los seres humanos podemos construir
tecnología para darle forma,

para interactuar con él, para diseñarlo.

Dentro de 30 años, cuando mi hijo tenga
mi edad, ¿qué haremos con esa capacidad?

¿Vivirán los microrobots
en nuestro torrente sanguíneo

y serán comunes como las bacterias?

¿Vivirán en los cultivos
y eliminarán las plagas?

¿Nos dirán cuando tengamos infecciones
o lucharán con cada célula cancerígena?

PM: Y lo genial es

que Uds. podrán participar
de esta revolución.

En unos diez años

cuando compren un nuevo iPhone 15xMoto
o como quiera que se llame...

(Risas)

puede que venga con un frasquito
con unos miles de robots diminutos

que podrán controlar con una aplicación
de su teléfono celular.

Así que, si quieren montar
en paramecio, háganlo.

Si quieren poner música en una fiesta
de robots diminutos, háganlo.

(Risas)

Y estoy muy entusiasmado
de que llegue ese día.

MM: Gracias.

(Aplausos)