Microrrobô programável para sentir, pensar e agir de forma autónoma à escala do sal

À primeira vista, parece impossível: um robô tão minúsculo que quase desaparece a olho nu e, ainda assim, capaz de “sentir, pensar e agir” de forma autónoma - foi exatamente isso que os engenheiros que o construíram dizem ter conseguido.

Segundo a equipa, esta invenção conjunta é, tanto quanto sabem, o menor robô programável do mundo com capacidade de se deslocar autonomamente num fluido, reduzindo o volume face a projetos anteriores em cerca de 10.000 vezes.

Os investigadores da Universidade da Pensilvânia e da Universidade do Michigan, responsáveis pelo desenvolvimento do dispositivo, afirmam que, até agora, ninguém tinha conseguido colocar um verdadeiro computador - com processador, memória, sensores e um sistema de propulsão - numa plataforma tão pequena.

Uma simples sarda seria maior do que este equipamento microscópico, que não ultrapassa o tamanho de um grão de sal e é tão pequeno que consegue equilibrar-se na crista de uma impressão digital.

Na prática, é quase invisível: mede apenas 200 por 300 micrómetros de largura e 50 micrómetros de espessura.

Colocado em cima de uma moeda de 1 cêntimo, o microrrobô fica ainda mais pequeno do que a data gravada na moeda.

Pisca os olhos e podes perdê-lo de vista.

Apesar das dimensões minúsculas, o design tem um potencial enorme.

Os criadores dizem que a plataforma totalmente programável (que só funciona quando está submersa em líquido) consegue mover-se, sentir, agir e fazer computação usando células solares que geram apenas cerca de 100 nanowatts de potência.

Até consegue medir a temperatura do fluido onde está imerso e comunicar essas medições fazendo uma pequena “dança”, de forma semelhante ao modo como as abelhas comunicam.

“Isto é, na verdade, apenas o primeiro capítulo”, diz o engenheiro de nanorrobótica Marc Miskin, da Universidade da Pensilvânia.

“Mostrámos que é possível pôr um cérebro, um sensor e um motor em algo quase pequeno demais para ser visto, e fazê-lo sobreviver e funcionar durante meses.

“Depois de ter essa base, dá para acrescentar todo o tipo de inteligência e funcionalidade. Isto abre a porta a um futuro completamente novo para a robótica à microescala.”

Até agora, os mais pequenos robôs autónomos e programáveis tinham mais de 1 milímetro de tamanho - um feito alcançado pela primeira vez há mais de duas décadas.

Mas as tentativas de encolher a robótica ainda mais esbarravam num problema: a física particular da escala dos micrómetros, onde forças como o arrasto e a viscosidade passam a dominar, em vez da gravidade e da inércia.

“Se fores suficientemente pequeno, empurrar água é como empurrar alcatrão”, explica Miskin.

O avanço foi possível ao combinar duas invenções recentes: um computador microscópico desenvolvido por investigadores da Universidade do Michigan e um sistema de propulsão desenhado especificamente na Universidade da Pensilvânia.

Este sistema de propulsão não depende de peças móveis; o microrrobô não tem extensões tipo membros, porque são difíceis de fabricar tão pequenas e partiriam com facilidade.

Em vez disso, funciona ao gerar um campo elétrico que cria um fluxo de moléculas à volta do corpo do robô.

“É como se o robô estivesse num rio em movimento, mas o robô também estivesse a fazer o rio mover-se”, diz Miskin.

Encaixar um computador numa plataforma tão diminuta obrigou a repensar por completo a programação e os circuitos semicondutores, afirma David Blaauw, cientista de computação da Universidade do Michigan.

O resultado é um microrrobô - fruto de cinco anos de trabalho - que consegue sincronizar-se com outros, formando grupos complexos e em movimento, semelhantes a cardumes de peixe.

Em teoria, estes grupos poderiam continuar a operar autonomamente durante meses, desde que sejam carregados por luz LED a incidir nos painéis solares.

Os investigadores estão otimistas de que, com mais avanços, será possível aumentar a memória a bordo destes robôs ainda rudimentares, permitindo programação mais complexa e comportamentos autónomos mais sofisticados.

Talvez um dia um dispositivo microscópico como este venha a tornar-se um guardião da saúde das nossas células.

De pequenos robôs, nascem grandes possibilidades…

O estudo foi publicado na Science Robotics.