روبوتات صغيرة لكن بإمكانيات هائلة

قم بجولة في العالم المجهري من خلال شرح علماء الروبوتات بول ماكيوين ومارك ميسكين عن كيفية تصميم روبوتات مكروية بأعداد هائلة وبحجم خلية ومدعمة بأرجل رفيعة، ويبيّنوا كيف يمكن "قيادة" هذه الآلات يوماً ما لمحاربة الأمراض التي تصيب المحاصيل أو دراسة العقل على مستوى الخلايا العصبية للفرد.

مارك ميسكين: هذه دوّارة.

الدوّارة كائن مجهري حجمها بعرض شعرة.

تعيش في كل مكان على سطح الأرض
كالمياه المالحة والعذبة وفي كل مكان

وهذه الدوّارة خرجت بحثاً عن الطعام.

أذكر أول مرة رأيت فيها هذا الكائن.

كنت في الثامنة من عمري وقد أدهشتني بشدة.

ها هو ذا المخلوق الصغير الرائع،

يصطاد ويسبح،

ويمارس حياته العادية،

ولكن عالمه يتسع بالكامل في قطرة ماء.

بول ماكيوين: إنّ هذه الدوّارة الصغيرة
ترينا شيئاً عظيماً للغاية.

تقول لنا أنه بإمكاننا بناء آلة

فعّالة ومعقدة وذكية،

كل ذلك في حيز ضئيل جداً،

حيّز صغير لدرجة استحالة رؤيته.

لقد أُدهش المهندس بداخلي بهذا الكائن،

أُدهش بأن أحداً يستطيع أن يصنع هكذا كائن.

لكن على أن أعترف أن وراء دهشتي
يوجد القليل من الغيرة.

إذا كانت الطبيعة تستطيع خلق هذا الكائن.
فلماذا لا يمكننا نحن فعلها؟

لماذا لا يمكننا بناء روبوتات صغيرة؟

حسناً، لست أول من يحظى بهذه الفكرة.

في الواقع، وخلال السنوات الماضية،

تولّى الباحثون حول العالم مهمة

محاولة بناء روبوتات

تكون صغيرةً لدرجة أنها لا تُرى.

وما سنحدثكم عنه الليلة

هو جهدٌ بُذل في جامعة كورنيل

والآن في جامعة بنسلفانيا

لمحاولة بناء روبوتات صغيرة.

حسناً، إذاً هذا هو الهدف.

ولكن كيف نستطيع القيام بذلك؟

كيف نبدأ ببناء روبوتات صغيرة؟

حسناً، يعطينا بابلو بيكاسو،
من بين كل الناس، دليلنا الأول.

قال بيكاسو:

["الفنانون الجيدون ينسخون،
الفنانون العظماء يسرقون"]

(ضحك)

"الفنانون الجيدون ينسخون،
الفنانون العظماء يسرقون"

(ضحك)

حسناً، لكن مِمَّ نسرق؟

حسناً، صدق أو لا تصدق،

إن معظم التكنولوجيا التي نحتاجها لبناء
روبوت صغير موجودة بالفعل.

صناعة أنصاف النواقل تتحسن تدريجياً

في صناعة أجهزة أصغر فأصغر،

لذا يمكنهم في هذه المرحلة
أن يضعوا مليون ترانزستور

في علبة حجمها يعادل على سبيل المثال

حجم كائن باراميسيوم وحيد الخلية.

وليست فقط مجرد الكترونيات.

بل يمكنهم أيضاً بناء حساسات صغيرة،

ومصابيح،

وكل وسائل الاتصالات الصغيرة التي لا تُرى.

لذا هذا ما سنفعله.

سنسرق هذه التكنولوجيا.

هذا روبوت.

(ضحك)

كما يبدو، فإن الروبوت يملك قسمين.

يملك الروبوت رأساً وساقين.

[اسرق هذه: العقول]

(ضحك)

سنطلق على هذا روبوتٌ عديم الأرجل.

والذي ربما يبدو غريباً،

لكنه رائعٌ جداً.

في الواقع، معظمكم يملك الآن
روبوتاً عديم الأرجل.

هواتفكم الذكية هي أنجح
روبوتٍ عديم أرجل في العالم.

اجتاحت العالم خلال 15 عاماً فقط.

ولم لا؟

إنه جهاز صغير وجميل.

إنه خارق الذكاء.

يتمتّع بمهارات تواصل عظيمة.

وكل هذا في مُتّسع راحة يدك.

لذلك نرغب أن نكون قادرين
على بناء شيء كهذا،

ولكن أصغر على المقياس الخلوي،

بحجم الباراميسيوم،

وها هو ذا.

هذا هو هاتفنا بحجم الخلية.

حتى أنه يبدو كهاتف ذكي،

ولكنه أصغر بنحو 10,000 مرة.

ونطلق عليه OWIC.

[الدارة المتكاملة اللاسلكية البصرية]

حسناً، لا نملك مهارة شركات الإعلان؟

(ضحك)

لكنه لأمرٌ مثير بحد ذاته.

في الحقيقة، يملك الـOWIC عدة أجزاء.

قريباً من القمة،

توجد الخلايا الشمسية التي تضيء الجهاز.

وتنشّط الخلية الصغيرة التي في الوسط لتعمل.

ويمكن للدارة أن تشغّل ضوء ليد رفيع ودقيق

الذي يومض ومن ثم يمكّن
الـOWIC من التواصل معك.

لذا خلافاً لهاتفك المحمول،

فإن الـOWIC تتواصل عن طريق الضوء،

مثل اليراعة الصغيرة.

إن الشيء المثير حول هذه الأجهزة

هو أننا لا نصنع كل واحدة على حِدة،

ونلحم كل القطع مع بعضها البعض.

بل نصنعهم بشكل جماعي.

على سبيل المثال، يمكن
لنحو مليون قطعة من الـOWIC

أن تتّسع في رقاقة مساحتها أربعة بوصات.

وكما يحوي هاتفك عدة برامج مختلفة،

يمكنك أن تملك عدة أنواع من الـOWIC.

فمنهم من يستطيع قياس فرق الكمون مثلاً،

وأخرى من أجل قياس الحرارة،

أو مجرد ضوء خافت يومض ليدلك على وجوده.

إنها لمثيرة تلك الأجهزة الصغيرة.

وأود أن أحدثكم عنها بشيء من التفصيل.

ولكن أود أولاً أن أخبركم عن شيء آخر.

سأخبركم ببضعة أشياء عن البنسات
والتي من الممكن ألّا تعرفوها.

إذاً هذا البنس قديم قليلاً.

عليه صورة لنصب لينكولن التذكاري في الخلف.

ولكن أول شيء قد لا تعرفه،

هو أنك إذا كبَّرت الصورة،
ستجد أنّه وفي منتصف هذا البنس

يمكنك رؤية أبراهام لينكولن،

كما في نصب لينكولن التذكاري
الحقيقي القريب من هنا.

وأنا متأكد من أنكم لا تعرفون،

هو أنكم إذا كبَّرتم أكثر

(ضحك)

سترون أنه يوجد OWIC
على صدر أبراهام لينكولن.

(ضحك)

ولكن الشيء المثير هو

أنه بإمكانك أن تُحدق في البنس
طوال النهار ولن تستطيع رؤيته.

فهو غير مرئي بالعين المجردة.

هذه الـOWICs صغيرة للغاية،

ونصنعهم بأعداد كبيرة وبشكل جماعي،

بحيث يكلف كل OWIC أقل من بنس.

في الحقيقة، إن أغلى شيء
في هذه العملة هو هذا الملصق الصغير

المكتوب عليه "OWIC".

(ضحك)

هذا الملصق يكلف حوالي ثمانية سنتات.

(ضحك)

الآن، نحنا مهتمون بهذه الأمور لعدة أسباب.

على سبيل المثال، يمكننا استخدامهم
كعلامات ذكية للحماية،

إذ أنها مميزة أكثر من بصمات الأصابع.

وفي الواقع فإننا نضعهم في الأدوات الطبية

لإعطاء معلومات أخرى،

كما أننا نفكر بوضعهم داخل الدماغ

للاستماع للخلايا العصبية.

في الحقيقة، يوجد عيب واحد في الـ OWICs:

وهي أنها ليست روبوتات.

إنها رأس وحسب.

(ضحك)

وأعتقد بأننا سنتفق جميعاً

بأن نصف روبوت ليس روبوتاً البتة.

ببساطة من دون الأرجل ليس لدينا أي شيء.

مارك ميسكين: حسناً، أنت بحاجة
للأرجل أيضاً إذا أردت صنع روبوت.

وهنا تبين أنه لا يمكنك مجرد سرقة

تكنولوجيا موجودة مسبقاً.

إذا أردت أرجلاً لروبوتك الصغير، فأنت بحاجة
إلى محركات، وهي الأجزاء التي تتحرك.

ويجب أن تحقق العديد من المعايير المختلفة.

فيجب أن تعمل على فولتاج منخفض.

ويجب أن تستهلك كميةً منخفضة من الطاقة.

والأهم من ذلك كله،
هو أنها يجب أن تكون صغيرة.

إذا أردت أن تبني روبوتاً بحجم الخلية،
فأنت بحاجة إلى أرجل بحجم الخلية.

لا أحد يعرف كيفية بناء ذلك.

لا توجد حتى الآن تكنولوجيا
تغطي كل هذه المتطلبات بعد.

لذا فإنه لصناعة أرجلٍ لهذا الروبوت الصغير،

علينا صناعة شيء جديد.

إذاً هذا ما قمنا ببنائه.

هذا أحد محركاتنا،
وها أنا أطبق تياراً عليه.

فعندما أفعل ذلك، يمكنكم أن تروا
أن المحركات تستجيب بالانحناء.

حسناً، قد لا يبدو هذا شيئاً مهماً،

لكن إذا وضعنا خلية دم حمراء على الشاشة،
فستكون بهذا الحجم تقريباً،

لذا فإنها إنحناءات صغيرة جداً.

إنها صغيرة بشكل لا يُصدق،

ومع ذلك يمكن لهذا الجهاز أن ينثني ويعود
إلى وضعه بدون أي مشكلة، ولا شيء ينكسر.

إذاً كيف نقوم بهذا؟

حسناً، تُصنع المُحركات من طبقة من البلاتين

بسماكة 12 ذرّة أو نحو ذلك.

تبين أنك إذا وضعت البلاتين في الماء

وطبقت عليه تياراً كهربائياً

فسترتبط ذرات الماء أو تنفصل

عن سطح البلاتين،

اعتماداً على شدة التيار المُطبّقة.

هذا يولد قوة،

ويمكنك استخدام هذه القوة
للتحكم في التيار الكهربائي.

أهم ما في الأمر هو أن نصنع
كل شيء في منتهى الصغر.

وأن يكون المحرك مرناً بما يكفي

لكي ينحني لهذه الأحجام الصغيرة
بدون أن ينكسر،

وبحيث يمكنه استخدام القوة الناشئة

عن إضافة أو إزالة طبقة واحدة من الذرات.

ليس علينا بناء هذه المحركات
واحدة تلو الأخرى أيضاً.

في الحقيقة، فهي مثل الـOWIC تماماً،

نستطيع بناءهم بشكل مُجتمع أيضاً.

إذاً لدينا بضعة آلاف محرك تقريباً،

وكل ما أقوم به هو تطبيق تيار كهربائي.

فتتتحرك كل المحركات،

وتبدو مثل أرجل جيش الروبوتات المستقبلي.

(ضحك)

إذاً نملك الآن الأدمغة والقوة المحركة.

لدينا الذكاء والمحركات.

تمثل الـOWICs العقول.

إذ يزودوننا بأجهزة استشعار
وبإمدادات من الطاقة،

ويزودوننا بطريقة للتواصل
ثنائية الاتجاه عن طريق الضوء.

تُمثل طبقات البلاتين القوة المحركة.

هي المسؤولة عن تحريك الروبوت.

الآن نستطيع تركيب هاتين القطعتين،

والبدء بتصنيع الروبوتات الصغيرة للغاية.

إن أول ما أردنا بناءه هو شيء بسيط للغاية.

يتجول هذا الروبوت بتحكم من المستخدم.

يوجد في الوسط بعض الخلايا الشمسية
وبعض الأسلاك المتصلة به.

هذا هو الـOWIC.

وهم متصلون بمجموعة من الأرجل
المغطاة بطبقة من البلاتين

وبهذه الألواح الصلبة الموضوعة في الأعلى

والتي تخبر الأرجل بكيفية الانثناء
وبالشكل الذي يجب أن تأخذه.

تكمن الفكرة أنه بإطلاق أشعة ليزر
على الخلايا الشمسية المختلفة،

يمكنك اختيار الساق التي تريد تحريكها

وجعل الروبوت يتجوّل.

وبالطبع لا نبني هذه كُلاً على حدة أيضاً.

بل نبنيهم بشكل مُجتمع أيضاً.

يمكننا بناء حوالي أربعة ملايين روبوت
على رقاقة بمساحة أربع إنشات.

لذا فعلى سبيل المثال،
هذه الصورة على اليسار تمثل رقاقة،

وهذه الرقاقة عليها ما يُقارب 10,000 روبوت.

في عالمنا، أي العالم الكبير،

قد يبدو هذا كمعالج صغير أو ما شابه.

ولكن إذا أخذت الرقاقة ووضعتها تحت المجهر،

فإن ما ستراه هو آلاف وآلاف
من الروبوتات الصغيرة.

وهذه الروبوتات ما تزال عالقة.

ما زالت الروبوتات مرتبطة
بالسطح الذي بنيناهم عليه.

حتى يتمكنوا من الحركة يجب علينا أن نحررهم.

نريد أن نريكم كيف نقوم بهذا،
كيف نحرر جيش الروبوتات،

ولكن هذه العملية تتضمن
مواداً كيميائية عالية الخطورة،

مواد خطيرة للغاية،

ونحن الآن على بعد ميل واحد
من البيت الأبيض أليس كذلك؟

حسناً، لن يسمحوا لنا بفعلها.

لذا

(ضحك)

لذا سنريكم فيلماً بدلاً عن ذلك. (ضحكات)

ما ترونه هنا هو المراحل الأخيرة
لعملية تحرير الروبوتات.

نستعمل مواداً كيميائية

لخلع الركيزة من تحت الروبوتات.

عندما تنحل، تتمكن الروبوتات
من الانثناء لأشكالهم النهائية.

الآن، يمكنكم أن تلاحظوا
أن معدل الإنتاجية هو 90%،

لذا فإن كل روبوت تقريباً
من الـ10,000 التي نصنعها،

هو روبوت يمكننا استخدامه
والتحكم به لاحقاً.

ويمكننا أخذ هذه الروبوتات
ووضعها بأماكن معينة أيضاً.

فإذا نظرتم إلى الفيلم الذي على اليسار،
هذه بعض الروبوتات في الماء.

سأجلب ماصّة،

وأقوم بسحبهم جميعاً.

وعندما تُعيد الروبوتات إلى الماء،

تبقى سليمة.

في الحقيقة، هذه الربوتات صغيرة،

صغيرة لدرجة إمكانية إدخالها بأصغر إبرة

يمكنك شراؤها.

حسناً، إذا أردت،

فيمكنك حقن نفسك بالروبوتات.

(ضحك)

أعتقد أن ذلك قد أعجبهم.

(ضحك)

يوجد على اليمين روبوت وضعناه في الماء.

أريدكم أن تنتظروا ثانية واحدة فقط.

أوبس!

أرأيتم هذا؟ هذا ليس قرشاً، إنه باراميسيوم.

هذا هو العالم الذي تعيش فيه هذه الكائنات.

حسناً، لقد جرى الأمر على ما يرام.

ولكنكم قد تتساءلون الآن،

"حسناً، هل يمكنهم التحرك؟"

أليس كذلك؟ هذا ما يفترض أن يفعلوه.

من المستحسن أن يقوموا بذلك.
لذا دعونا نكتشف ذلك.

ها هو الروبوت وهذه هي الخلايا
الشمسية في المنتصف.

تلك المستطيلات الصغيرة.

أريد منكم أن تنظروا إلى الخلية الشمسية
في أعلى الشريحة.

أترون النقطة البيضاء الصغيرة؟
هذه بقعة لليزر.

راقبوا الآن ما يحدث
عندما نبدأ بنقل هذا الليزر

بين مختلف الخلايا الشمسية على هذا الروبوت.

ها هي تنطلق!

(تصفيق)

مرحى!

(تصفيق)

ها هو الروبوت ينطلق ويجول العالم المجهري.

أحد الأشياء المثيرة حول هذا الفيلم هو:

أنني أتحكم في الروبوت في هذا الفيلم.

في الواقع، كان عملي لمدة ستة أشهر هو إطلاق
أشعة ليزر على الروبوتات التي بحجم الخلية

للتحكم بها في هذا العالم الصغير.

كانت هذه وظيفتي.

على حد علمي، هذه أروع وظيفة في العالم.

(ضحك)

كنت أشعر بالحماس يغمرني،

وكأنني أفعل المستحيل.

إنه كشعور الإعجاب الذي شعرت به
عندما نظرت من خلال المجهر لأول مرة

أحدق بتلك الدوّارة عندما كنت صغيراً.

الآن، أنا والد لطفل بعمر الثلاث سنوات.

ولكن ذات يوم سينظر من خلال مجهر مثل هذا.

وغالباً ما أتساءل:

ماذا سيرى؟

بدلاً من مشاهدة هذا العالم المجهري،

يمكننا كبشر أن نبني الآن
التكنولوجيا لتشكيله،

وللتفاعل معه ولهندسته.

خلال 30 سنة عندما يكون ابني في سنّي
ما الذي سنفعله بهذه الإمكانيات؟

ها ستعيش الروبوتات الصغيرة في مجرى الدم،

مثل الجراثيم؟

هل سيعيشون في محاصيلنا ويتخلصون من الآفات؟

هل سيخبروننا عندما نصاب بالعدوى،
أو هل سيحاربون السرطان خلية بخلية؟

بول ماكيوين: والجزء المثير،

هو أنك ستستطيع المشاركة في هذه الثورة.

خلال 10 سنوات من الآن،

عندما تشتري iPhone 15X Moto
أو مهما كان اسمه

(ضحك)

قد يُلحق به إناءٌ صغير يحوي عدة آلاف
من الروبوتات الصغيرة

التي يمكنك أن تتحكم بهم من خلال تطبيق
على هاتفك المحمول.

فاذا أردت أن تمتطي باراميسيوم، فيمكنك ذلك.

اذا أردت، مثلاً، تنسيق أغانٍ
لأصغر حفلة روبوتات في العالم،

فلتفعلها.

(ضحك)

وأنا كفرد، متحمسٌ لمجيء هذا اليوم.

مارك ميسكين: شكراً لكم.

(تصفيق)