Nanoteknoloji alanında uzun müddettir teorik seviyede tartışılan mikroskobik robotlar, yeni bir çalışmada somut aşamaya ulaştı. Pennsylvania Üniversitesi ve Michigan Üniversitesi’nden mühendisler, tamamen programlanabilir ve otonom formda çalışabilen dünyanın en küçük robotlarını geliştirdi. Yaklaşık 200x300x50 mikrometre boyutlarındaki bu robotlar, bir tuz adedinden bile daha küçük ölçekte faaliyet gösteriyor.

Mikroskobik robotlarda yeni eşik aşıldı

Araştırmacılara nazaran mikroskobik ölçekte bu sistemler, mevcut mikrobotlardan yaklaşık 10.000 kat daha küçük. Her biri sadece birkaç sent maliyetle üretilebilen robotlar, hareket edebiliyor, çevresel verileri algılayabiliyor, basit hesaplamalar yapabiliyor ve dışarıdan rastgele bir denetim sinyali olmadan etrafa tepki verebiliyor.

Teknik tarafta bu ölçekte robotik sistemler geliştirmek, klasik mekanik yaklaşımlardan ayrılıyor. Mikrometre düzeyinde yerçekimi ve atalet üzere kuvvetler tesirini yitirirken, akışkan direnci ve viskozite baskın hâle geliyor. Bu nedenle grup, dişli yahut mekanik uzuvlar yerine büsbütün farklı bir hareket prosedürü benimsedi. Robotlar, çevresindeki sıvıdaki iyonları elektrik alanlarıyla yönlendirerek ilerliyor. Bu da suyun robotu taşıdığı lakin bu akışı şahsen robotun oluşturduğu bir sistem formunda çalışıyor.

Araştırmacılara nazaran robotların hareket sistemi, mekanik kesim içermemesi sayesinde oldukça güçlü. Robotlar, sıvı ortamlar ortasında tekraren taşınmasına karşın fizikî hasar görmüyor ve saniyede yaklaşık kendi gövde uzunlukları kadar yol alabiliyor. Güç muhtaçlığı ise basit bir LED ışık kaynağıyla karşılanıyor ve bu sayede aylarca çalışabiliyorlar.

Saniyede gövde uzunluğu kadar yol alıyor

Bu otonomluğu mümkün kılan temel öge ise ultra düşük güç tüketimli mikro bilgisayarlar. Michigan Üniversitesi’nden David Blaauw liderliğindeki takım, her biri sadece 75 nanovat güç üretebilen minyatür güneş panelleriyle çalışan özel devreler geliştirdi. Bu devreler, işlemci, bellek, sensör ve hareket denetimini tek bir yapı içinde birleştiriyor. Sistem, sıcaklığı yaklaşık 0,3 derece hassasiyetle algılayabiliyor ve bu dataya nazaran davranış üretebiliyor.

Transfer tarafında robotlar, topladıkları dataları insanlara direkt sinyal göndererek değil, hareket yoluyla iletiyor. Ölçülen pahalar, robotun yaptığı küçük titreşimler ve istikamet değişimleri üzerinden kodlanıyor. Bu hareketler mikroskop altında izlenerek çözümleniyor. Araştırmacılar ise bu usulü, bal arılarının irtibat biçimine benzetiyor.

Öte yandan her robotun ışık darbeleriyle farklı ayrı programlanabilmesi, sürü hâlinde çalışan sistemlerde farklı misyonların birebir anda yürütülmesine imkan tanıyor. Araştırma takımı, mevcut tasarımı bir başlangıç noktası olarak görüyor. Gelecekte ise hücre sıhhatinin izlenmesi, biyolojik dokular içinde hareket edebilen sistemler ve mikroskobik üretim sınırları üzere alanlarda kullanılabilir.