Команда Отгера Кампаса, профессора Института молекулярной биологии и генетики Макса Планка в Дрездене, Германия, создала роботизированный рой, в котором каждая роботизированная единица вела себя как эмбриональная клетка. В совокупности роботы вели себя как материал, который мог менять форму и переключаться между «твёрдым» и «жидким» состояниями, подобно Т-1000.
Кампас и его команда черпали вдохновение в процессах, называемых флюидизацией и конвергентным растяжением — механизмах, которые клетки эмбриона используют для координации своего поведения при формировании тканей и органов в развивающемся организме.
«Ткани у эмбрионов могут переключаться между твёрдым и жидким состоянием, формируя органы. Мы подумали, как можно создать роботов, которые будут делать то же самое», — говорит Кампас.
Команда сосредоточилась на трёх способностях, которые позволяют клеткам в эмбриональных тканях творить волшебство. Первая заключается в том, что они могут перемещаться относительно друг друга, даже если они плотно упакованы и соединены. Вторая — это сигнализация: выделение молекул, которые соседние клетки распознают и реагируют на них, потенциально ориентируя своё движение в определённом направлении. Третье — способность клеток прилипать друг к другу, образуя прочное и сплочённое целое.
Кампас и его коллеги решили создать клеткоподобных роботов, которые могли бы выполнять все эти действия.
Каждый робот имел по периметру моторизованные шестерёнки, которые могли сцепляться с шестерёнками других роботов. Шестерёнки позволяли роботам перемещаться внутри роя, не разрывая связей друг с другом, как это делают клетки в живом организме.
Роботов связывали магниты, которые могли вращаться, чтобы поддерживать сцепление независимо от их ориентации. Каждый робот также оснащён фотодатчиком, определяющим полярность света, что позволяет передавать основные команды с помощью простого фонарика с поляризационным фильтром. «Переключение между твёрдым и жидким состояниями происходило за счёт изменения мощности моторчиков, и мы связали интенсивность этих колебаний с интенсивностью света», — говорит Мэтью Девлин, научный сотрудник факультета машиностроения Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и ведущий автор исследования.
В ответ на световые сигналы два роя роботов — всего 20 роботов — могли вытянуться навстречу друг другу, соприкоснуться в центре и образовать мост, способный выдержать нагрузку чуть менее 5 килограммов. После формирования куба они могли поддерживать взрослого человека весом около 70 килограммов. Они также могут обтекать объект, принимать дополнительную форму и застывать, выполняя роль гаечного ключа. «Это была идея, навеянная меняющим форму терминатором. Это было именно то, что мы задумали», — утверждает Кампас.
Единственная проблема заключалась в том, что роботы были чуть больше 5 сантиметров в диаметре. Чтобы приблизить роботизированные рои к миметическому полисплаву терминатора, команда хочет сделать роботов меньше. Намного меньше.
«Хорошая новость заключается в том, что вам не нужно уменьшать масштаб до живых клеток», — говорит Кампас. «Клетки имеют размер около 10 микрон. А вот роботы размером около 100 микрон — даже до 1 миллиметра — уже будут действительно впечатляющими». К сожалению, мы ещё далеки от создания таких маленьких машин.
По мнению команды, роботы, работающие подобно тем, что они использовали в исследовании, можно уменьшить до 1 или 2 сантиметров в диаметре. «На данный момент невозможно создать что-то размером с рисовое зерно со всеми имеющимися у нас возможностями, но это вполне может стать возможным в течение следующего десятилетия, — утверждает Кампас. Но даже если мы разберёмся с миниатюризацией, останутся другие проблемы, например, питание всех этих роботов.
Источник: habr.com