Robôs minúsculos com imenso potencial

Façam uma viagem ao mundo microscópio enquanto os criadores de robês Paul McEuen e Marc Miskin explicam como projetam e produzem em massa micro-robôs do tamanho de uma única célula, movimentados por pernas da espessura de um átomo — e mostram como essas máquinas podem um dia ser "pilotadas" para combater doenças das searas ou estudar o vosso cérebro ao nível de neurónios individuais.

Mark Miskin: Isto é um rotífero.

É um micro-organismo
com a grossura de um cabelo.

Moram em todos os lugares na Terra

— na água salgada ou doce,
por toda a parte.

Este aqui está a procurar comida.

Lembro-me da primeira vez
que vi esta coisa.

Eu tinha oito anos
e fiquei completamente assombrado.

Ou seja, esta criaturinha incrível
está a caçar, a nadar,

está a viver a sua vida.

Mas todo o seu universo cabe
numa gota de água da lagoa.

Paul McEuen: Este pequeno rotífero
mostra-nos algo maravilhoso.

Diz que podemos construir uma máquina

que é funcional, complexa, inteligente,

tudo isso dentro de um pacotinho

tão pequeno que é impossível vê-lo.

O engenheiro que eu sou
fica fascinado com isso,

que qualquer um possa fazer tal criatura.

Mas, por trás desse fascínio,
reconheço, há um pouco de inveja.

Quero dizer, a natureza consegue fazê-lo.
Porque é que nós não?

Porque não conseguimos
construir pequenos robôs?

Bem, eu não sou o único
a ter esta ideia.

Na verdade, nos últimos anos,

investigadores em todo o mundo

assumiram a tarefa
de tentar construir robôs

tão pequenos que não se conseguem ver.

E o que vos vamos contar hoje,

é um esforço da Universidade Cornell

e agora da Universidade da Pensilvânia

de tentar construir robôs minúsculos.

OK, é esse o objetivo.

Mas como fazemos isso?

Como é que construímos robôs minúsculos?

Bem, entre todas as pessoas,

foi Pablo Picasso
quem nos deu a primeira dica.

Picasso disse:

[Os bons artistas copiam
e os ótimos roubam]

(Risos)

"Os bons artistas copiam
e os ótimos roubam."

(Risos)

OK. Mas roubar aonde?

Acreditem ou não,

já existe a maior parte da tecnologia
necessária para construir um robozinho.

A indústria de semicondutores
tem vindo a melhorar muito

a fazer dispositivos
cada vez mais pequenos.

Neste momento eles podem colocar
algo como um milhão de transístores

num pacote com o mesmo tamanho

de, digamos, um só paramécio unicelular.

E não é só a eletrónica.

Também podem criar
pequenos sensores, LEDs,

pacotes completos de comunicação
demasiado pequenos para serem vistos

É isso que vamos fazer.

Vamos roubar essa tecnologia.

Temos aqui um robô.

(Risos)

Os robôs têm duas partes, como podem ver

Têm uma cabeça e têm pernas.

[Roubem isto: Cérebro]

(Risos)

Vamos chamar-lhe um "robô sem pernas",

o que pode parecer exótico,

mas eles já são muito fixes assim.

Na verdade, muitos de vocês
já têm um robô sem pernas.

O vosso "smartphone" é o robô sem pernas
mais bem-sucedido do mundo

Somente em 15 anos,
conquistou todo o planeta.

E porque não?

É uma pequena máquina maravilhosa.

É incrivelmente inteligente.

Tem ótimas capacidades de comunicação

e tudo num pacote
que cabe na vossa mão.

Então, queremos conseguir
construir algo como isto,

só que à escala celular,

do tamanho de um paramécio.

E aqui está.

Um "smartphone" do tamanho de uma célula.

E até parece um "smartphone",

só que 10 000 vezes mais pequeno.

Chamamos-lhe COISF

[Circuito Ótico Integrado Sem Fios]

Não somos publicitários, ok?

(Risos)

Mas já é bem fixe só por si.

Na verdade, este COISF
tem uma série de partes.

Perto do topo,

há estas células solares legais
que iluminam o aparelho

e que acionam um circuito
que existe no meio.

Esse circuito leva
um LED minúsculo

que pisca e permite que
o COISF comunique convosco.

Ao contrário do telemóvel,

o COISF comunica com luz,

como um pirilampo pequenino.

Agora, uma coisa que é fixe nestes COISF

é que não fazemos um de cada vez

soldando todas as peças.

Fazemo-los em série, em paralelo.

Por exemplo, quase
um milhão desses COISF

cabem numa bolacha de 10 cm.

Tal como um telemóvel
tem várias aplicações,

há diferentes tipos de COISF.

Uns podem medir a voltagem,

outros medem a temperatura,

ou só têm uma luz que pisca
para nos dizer que estão ali.

Isso é bem fixe,
esses dispositivos minúsculos.

Eu queria falar deles com mais detalhe.

Mas primeiro, preciso
de contar-vos outra coisa.

Vou falar-vos de coisas
sobre moedas de um cêntimo

que talvez vocês não saibam.

Essa aqui é uma moeda antiga
de um cêntimo.

No verso, tem a imagem
do Memorial de Lincoln.

Mas o que vocês talvez não saibam,

é que, se ampliarem, no centro dela

podemos ver Abraham Lincoln,

tal como no verdadeiro Memorial Lincoln,
não muito longe daqui.

Tenho a certeza que vocês não sabem,

que, se ampliarem ainda mais

(Risos)

vão ver que há um COISF no peito dele.

(Risos)

E o que é giro é que

vocês podiam estar a olhar para ele
o dia inteiro e nunca veriam isso.

É invisível a olho nu.

Estes COISF são tão pequenos

e fazemo-los de forma tão paralela

que cada COISF custa menos que um cêntimo.

Na verdade, a coisa mais cara
neste exemplo é o autocolante

que diz "COISF"

(Risos)

e que custa uns oito cêntimos.

(Risos)

Nós estamos animados com isto
por várias razões.

Por exemplo, podemos usá-los como
pequenas etiquetas de segurança

que identificam melhor
do que uma impressão digital.

Estamos a colocá-los
dentro de outros instrumentos médicos

para dar outras informações,

e até estamos a pensar
colocá-los no cérebro

para escutar os neurónios
um de cada vez.

De facto, só há uma coisa
errada com este COISF:

não é um robô, é só uma cabeça.

(Risos)

E acho que todos concordamos

que meio robô realmente não é um robô.

Sem as pernas
praticamente não temos nada.

PM: OK, então também
precisamos das pernas,

se queremos construir um robô.

Acontece que aqui
não podemos roubar

qualquer tecnologia preexistente.

Se queremos pernas para o pequeno robô,

precisamos de atuadores,
peças que se movam.

Elas têm de satisfazer
muitos requisitos diferentes.

Precisam de ser de baixa voltagem.

Precisam de gastar pouca energia.

Mais importante, têm de ser pequenas.

Se querem um robô
do tamanho de uma célula,

precisam de pernas do tamanho de células.

Ninguém sabe construir isso.

Não havia tecnologia pré-existente
que satisfizesse essas exigências.

Para fazer pernas para robôs minúsculos,

tivemos de fazer algo novo.

Então isto é o que construímos.

Este é um dos nossos atuadores,
e estou a aplicar-lhe uma voltagem.

Quando o faço, como podem ver,
o atuador reage, enrolando-se.

Isto pode não parecer muito

mas, se colocássemos um glóbulo vermelho
no ecrã, ele seria deste tamanho.

Assim, estes são muito pequenos,

são extremamente minúsculos,

e contudo, este aparelho pode enrolar-se
e desenrolar-se, sem se quebrar.

Então, como é que fazemos isto?

O atuador é feito
de uma camada de platina

com a espessura
de uma dúzia de átomos.

Se agarrarmos em platina
e a colocarmos em água

e aplicarmos uma voltagem,

os átomos da água
vão ligar-se ou soltar

na superfície da platina,

consoante a voltagem que for usada.

Isto cria uma força,

e podemos usar essa força
para uma ação controlada pela voltagem.

O segredo aqui era fazer
tudo ultrafino.

E o atuador suficientemente flexível

para dobrar as pequenas
peças sem se quebrar,

e pode usar as forças que surgem

ao anexar ou remover
uma única camada de átomos.

E também não precisamos
de construir um de cada vez.

De facto, assim como os COISF,

podemos construí-los em série
e em paralelo.

Então aqui estão alguns milhares
de atuadores,

e a única coisa que faço
é aplicar voltagem,

e todos acenam,

parecendo nada mais do que as pernas
de um futuro exército de robôs.

(Risos)

Então agora temos o cérebro
e temos os músculos.

Temos a inteligência e os atuadores.

Os COISF são os cérebros.

Dão-nos sensores,
e fornecem fontes de alimentação,

e dão-nos comunicação
bidirecional via luz.

As camadas de platina são os músculos.

São elas que fazem o robô mover-se.

Agora podemos pegar nos dois pedaços,

e juntá-los e começar a construir
minúsculos robôs.

A primeira coisa
que queríamos construir era simples.

Este robô anda
sob o controlo do utilizador.

No meio tem células solares
e uns fios ligados a elas.

Este é o COISF.

Está ligado a umas pernas
que têm uma camada de platina

e estes painéis rígidos
que colocámos em cima

e que dizem às pernas como dobrar,
que forma devem tomar.

A ideia é que, disparando um laser
em diferentes células solares,

podemos escolher que perna mover

e fazer o robô andar por aí.

Agora, é claro, também
não os construímos um de cada vez.

Também os construímos em série.

Podemos construir um milhão
de robôs numa bolacha de 10 cm.

Por exemplo, esta imagem
à esquerda, é um "chip"

e esse "chip" contém algo
uns 10 000 robôs.

No nosso mundo, o macro mundo,

esta coisa poderia ser
um novo microprocessador ou algo assim.

Mas se pegarmos neste "chip"
e o colocarmos no microscópio,

o que vemos são milhares e milhares
de minúsculos robôs.

Mas os robôs ainda estão presos.

Estão ligados à superfície
em que os construímos.

Para eles andarem por aí
temos de libertá-los.

Queríamos mostrar como fazer isso ao vivo,
como libertar o exército de robôs,

mas o processo envolve
produtos químicos altamente perigosos,

coisas realmente desagradáveis,

e nós estamos a uma milha
da Casa Branca, não é?

Pois. Eles não nos deixariam fazer isso.

(Risos)

Então, ao invés disso
vamos mostrar um filme.

(Risos)

O que estão a ver aqui
são os estágios da implantação do robô.

Estamos a usar produtos químicos

para desgastar o substrato
por baixo dos robôs.

Quando ele se dissolver,

os robôs ficam livres
para se dobrarem na sua forma final.

Vemos aqui que o rendimento
é perto de 90%.

Assim, quase todos
os 10 000 robôs que construímos,

são robôs que podemos implantar
e controlar mais tarde.

E podemos pegar nesses robôs
e colocá-los em locais.

O filme à esquerda,
mostra alguns robôs na água.

Eu vou agarrar numa pipeta,

e posso aspirá-los a todos.

Quando injetamos os robôs
a partir dessa pipeta,

eles estão ótimos.

Na verdade, estes robôs são pequenos,

tão pequenos que passam através
da agulha hipodérmica mais fina

que podemos comprar.

Sim, se quisermos.

podemos injetar-nos com estes robôs todos.

(Risos)

Eu acho que eles gostarão.

(Risos)

À direita está um robô
que colocámos na água da lagoa.

Esperem um segundo...

Ooops!

Viram aquilo? Não era um tubarão.
Era um paramécio.

Então, esse é o mundo
em que estas coisas vivem.

OK, então está tudo muito bem,

mas podem perguntar-se nesta altura:

"Bem, eles andam?"

Certo? É o que eles devem fazer.
Eles têm de... Vamos lá descobrir.

Então, o robô está aqui
e aqui estão as células solares no meio.

São estes pequenos retângulos.

Reparem na célula solar
junto à parte superior.

Veem aquele pontinho branco?
É um ponto de laser.

Agora vejam o que acontece
quando alternamos o laser

entre diferentes
células solares no robô.

Lá vai ele!

(Aplausos)

Sim!

(Aplausos)

Lá vai o robô marchando
pelo micromundo.

Uma das coisas boas neste filme

é que sou eu que estou a pilotar o robô.

Durante seis meses,

o meu trabalho foi disparar lasers
em robôs do tamanho de células

para pilotá-los no micromundo.

Era este o meu trabalho.

Na minha opinião,
é o trabalho mais fixe do mundo.

(Risos)

Era um sentimento de emoção total,

como se estivesse a fazer o impossível.

É um fascínio similar à primeira vez
que olhei através de um microscópio,

quando criança, a olhar
para aquele rotífero.

Eu sou pai, tenho um filho,
e ele tem quase três anos.

Mas um dia ele vai olhar
por um microscópio como esse.

E eu sempre me pergunto:

O que é que ele vai ver?

Em vez de observarmos
apenas o micromundo,

nós, como humanos, podemos
desenvolver tecnologia para modelá-lo,

interagir com ele, construí-lo.

Daqui a 30 anos,
quando o meu filho tiver a minha idade.

o que faremos com esta capacidade?

Será que os microrrobôs
viverão na nossa corrente sanguínea,

tão comuns quanto as bactérias?

Irão viver nas searas
e livrá-las das pragas?

Irão dizer-nos quando temos infeções,

ou combaterão o cancro célula a célula?

PM: E uma parte fixe

é que podemos participar
nesta revolução.

Daqui a dez anos,

quando comprarmos
um novo iPhone 15x Moto,

ou como quer que se chame

(Risos)

ele pode vir com um pequeno jarro
com milhares de minúsculos robôs

que poderemos controlar
por uma aplicação no telemóvel.

Então, se quiserem andar
num paramécio, força.

Se vocês quiserem ser — sei lá —

DJ na mais pequena festa
de robôs do mundo,

façam-no acontecer.

(Risos)

E eu, por exemplo, estou muito animado
quanto à chegada desse dia.

MM: Obrigado

(Aplausos)