納米技術(shù)開發(fā)電眼，微型機器人將會擁有彩色視覺

利用納米技術(shù)，科學(xué)家們創(chuàng)造了一種新設(shè)計的神經(jīng)形態(tài)電子裝置，賦予納米技術(shù)以彩色視覺。

佐治亞州立大學(xué)的研究人員成功地設(shè)計了一種新型的人工視覺設(shè)備，該設(shè)備采用了一種新穎的垂直堆疊結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)更大的顏色識別深度和微觀層面的擴展。這項新的研究報告于2022年4月18日發(fā)表在頂級期刊ACS Nano上。這項工作是朝著為微型機器人開發(fā)一個微尺度相機邁出的第一步，說明了構(gòu)建這種新型圖像傳感器的基本原理和可行性，并強調(diào)了微型化。團隊利用納米技術(shù)為仿生人工視覺裝置奠定了基礎(chǔ)，該裝置使用合成方法來模仿生化過程。

微型機器人的發(fā)展依賴于微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動器和微結(jié)構(gòu)四個方面。這四個方面的基礎(chǔ)研究有三個階段：器件開發(fā)階段、部件開發(fā)階段、裝置和系統(tǒng)開發(fā)階段。現(xiàn)已研制出直徑20微米、長150微米的鉸鏈連桿，200微米×200微米的滑塊結(jié)構(gòu)，以及微型的齒輪、曲柄、彈簧等。貝爾實驗室已開發(fā)出一種直徑為400微米的齒輪，這種發(fā)明使用在一張普通郵票上可以放6萬個齒輪和其他微型器件。德國卡爾斯魯核研究中心的微型機器人研究所，研究出一種新型微加工方法，這種方法是X射線深刻蝕、電鑄和塑料膜鑄的組合，深刻蝕厚度是10~1000微米。

微型機器人的發(fā)展，是建立在大規(guī)模集成電路制造技術(shù)基礎(chǔ)上的。微驅(qū)動器、微傳感器都是在集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上用標(biāo)準(zhǔn)的光刻和化學(xué)腐蝕技術(shù)制成的。兩者之間不同的是集成電路大部分是二維刻蝕的，而微型機器人則完全是三維的。微型機器人和超微型機器人已逐步形成一個牽動眾多領(lǐng)域向縱深發(fā)展的新興學(xué)科，它的影響力度是相當(dāng)高的。

微型機器人可以在原子級水平上工作。例如，外科醫(yī)生能夠遙控微型機器人做毫米級視網(wǎng)膜開刀手術(shù)，在眼球運動的條件下，切除彈性視網(wǎng)膜或個別病理細(xì)胞，接通切斷的神經(jīng);在患者體內(nèi)或血管中穿行，一旦發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞就立即把它們殺死以及刮去主動脈上堆積的脂肪等;可以將微型機器人胃鏡放進(jìn)胃內(nèi)對胃進(jìn)行全面檢查。

據(jù)法新社報道，美國加利福尼亞州一家初創(chuàng)企業(yè)表示，把微型機器人送入人類顱骨深處以治療腦部疾病長期以來一直都是科幻小說的內(nèi)容，但這可能很快將成為現(xiàn)實。美國生物機器人實驗室公司(Bionaut)計劃在兩年內(nèi)對其可注射微型機器人進(jìn)行首次人體臨床試驗。人類可利用磁體對微型機器人在大腦中進(jìn)行精密引導(dǎo)。該公司聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官邁克爾·施皮格爾馬赫說：“微型機器人的想法早在我出生前就已經(jīng)出現(xiàn)了?！彼f：“最著名的例子之一是艾薩克·阿西莫夫的一本書和一部名為《奇妙的航程》的電影。在這部電影中，一群科學(xué)家進(jìn)入了一艘縮小的飛船，然后進(jìn)入人類大腦治療血塊?！笔┢じ駹栺R赫說，就像現(xiàn)在比一粒米還小、卻具有極強性能的手機部件一樣，“上世紀(jì)五六十年代還是科幻小說的”微型機器人背后的技術(shù)如今也成為“科學(xué)事實”。

日本北海道大學(xué)理學(xué)院科學(xué)家成功開發(fā)出世界上第一個利用集群策略工作的微型機器人，首次證明分子機器人能夠通過采用集群策略完成貨物遞送，運輸效率是單個機器人的5倍。這一發(fā)現(xiàn)20日發(fā)表在《科學(xué)·機器人》雜志上。群體機器人學(xué)是一門新學(xué)科，其靈感來自于生物體的合作行為，它專注于機器人的制造及其在群體中完成復(fù)雜的任務(wù)的應(yīng)用。群體是多個個體的有序集體行為。宏觀規(guī)模的群體機器人已被開發(fā)并用于各種應(yīng)用，如運輸、堆積貨物、建造復(fù)雜結(jié)構(gòu)等。一群相互合作的機器人獲得了單個機器人所沒有的許多特性，它們可以劃分工作量，應(yīng)對風(fēng)險，甚至可以創(chuàng)建復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來應(yīng)對環(huán)境的變化。由于微米和納米級的微型機器人太小了，因此它們幾乎沒有實際應(yīng)用。但如果它們能夠“結(jié)群”合作，潛在用途將大大增加。