Mali roboti velikog potencijala

Poslušajte putovanje mikrosvijetom dok robotičari Paul McEuen i Marc Miskin objašnjavaju kako dizajniraju i masovno proizvode mikrorobote veličine samo jedne stanice koje pokreću jako tanke noge -- i dok pokazuju kako će se ovim strojevima jednog dana moći "upravljati" da se bore protiv nametnika na usjevima ili da proučavaju vaš mozak na razini individualnih neurona.

Mark Miskin: Ovo je kolnjak.

Mikroorganizam velik koliko je
široka vlas kose.

Žive posvuda na zemlji --
slanoj vodi, slatkoj vodi, svugdje --

a ovaj je u potrazi za hranom.

Sjećam se kada sam prvi puta
vidio ovu stvar.

Imao sam osam godina
i potpuno me zapanjilo.

Mislim, ovo nevjerojatno malo stvorenje

lovi, pliva,

živi svoj život,

ali njegov čitav svemir stane u kapljicu
jezerske vode.

Paul McEuen: Dakle ovaj kolnjak nam
pokazuje nešto zaista nevjerojatno.

Govori nam kako možemo napraviti stroj

koji je funkcionalan, složen, pametan,

i sve to u jako malom pakiranju,

toliko malom da ga je nemoguće vidjeti.

Inženjer u meni zapanjen je ovom
spoznajom,

da bi itko mogao napraviti
takvo stvorenje.

Ali iza tog divljenja, moram priznati,
leži malo zavisti.

Mislim, priroda to može.
Zašto ne bismo i mi?

Zašto mi ne možemo napraviti sitne robote?

Ja nisam jedini koji ima ovakvu ideju.

U stvari, u zadnjih, pa, nekoliko godina,

istraživači diljem svijeta
uhvatili su se zadatka

da pokušaju napraviti robote

koji su toliko mali da ih se ni ne vidi.

I ono o čemu ćemo vam govoriti danas

dio je truda Sveučilišta Cornell,

a sada Sveučilišta Pennsylvania,

da pokušaju napraviti male robote.

OK, dakle to je cilj.

Ali kako ga postići?

Kako započeti praviti sitne robote?

Pa, Pablo Picasso, od svih ljudi,
dao nam je prvi trag.

Picasso je rekao --

["Dobar umjetnik kopira,
odličan umjetnik krade."]

(Smijeh)

"Dobar umjetnik kopira.
Odličan umjetnik krade".

(Smijeh)

U redu. Ali ukrasti od čega?

Pa, vjerovali ili ne,

većina tehnologije potrebne za napraviti
sitnog robota već postoji.

Industrija poluvodiča postaje sve
bolja i bolja

u pravljenju sve manjih i manjih naprava,

tako da biste trenutno mogli staviti
otprilike milijun tranzistora

u nešto veličine paketa
u kojem se nalazi, recimo,

jednostanična papučica.

A to se ne tiče samo elektronike.

Mogu napraviti male senzore,

LED žarulje,

čitave komunikacijske pakete
koji su premali da bi se vidjeli.

To je ono što ćemo mi napraviti.

Ukrast ćemo tu tehnologiju.

Evo ga, robot.

(Smijeh)

Robot ima dva dijela, kako ispada.

Ima glavu i ima noge.

[Ukradi ovo: Mozak]

(Smijeh)

Ovo ćemo nazvati beznogi robot,

što može zvučati egzotično,

ali su sami po sebi jako fora.

U stvari, većina vas ima beznogog robota
sada s vama.

Vaš smartphone je svjetski najuspješniji
beznogi robot.

U samo 15 godina preuzeo je cijeli planet.

A zašto i ne bi?

To je predivan mali stroj.

Veoma je inteligentan,

ima odlične vještine komunikacije,

i sve je to u paketu kojeg možete
držati u vašoj ruci.

Tako da bismo htjeli napraviti
nešto tako,

samo na staničnoj razini,

u veličini papučice.

I evo ga ovdje.

Ovo je naš smartphone veličine stanice.

Čak i izgleda kao smartphone,

samo je oko 10 000 puta manji.

Zovemo ga OWIC.

[Optical Wireless Integrated Circuits]

OK, nismo promotori, u redu?

(Smijeh)

Ali je fora samo po sebi.

Zapravo, ovaj OWIC ima niz dijelova.

Blizu vrha

su fora male solarne ćelije
kojima dovodite svjetlost u uređaj

što pokrene mali strujni krug
koji je u sredini.

A taj krug može pokrenuti
malu LED žarulju

koja vam može blicati i dopušta
OWIC-u komunicirati s vama.

Za razliku od vaših mobitela,

OWIC komunicira uz pomoć svjetla,

nešto kao mala krijesnica.

Stvar koja je poprilično fora
u vezi OWIC-a

je da ih ne pravimo jednu po jednu

pa onda sastavljamo dijelove.

Pravimo ih istovremeno i
u velikim količinama.

Na primjer, oko milijun ovih OWIC-a

stane u jednu jedinu četveroinčnu pločicu.

I kao što vaš mobitel ima
različite aplikacije,

možete imati različite vrste OWIC-a.

Može biti onih koji,
na primjer, mjere voltažu,

onih koji mjere temperaturu,

ili onih koji imaju samo malo svjetlo koje
treperi i pokazuje vam da je tamo.

Tako da su stvarno fora
ovi sićušni uređaji.

I htio bih vam reći o njima u nešto
više detalja.

Ali prvo, moram vam reći o nečem drugom.

Reći ću vam nekoliko stvari
o penijima koje možda ne znate.

Ovo ovdje je jedan malo stariji peni.

Sa stražnje strane ima
sliku Lincolnova spomenika.

Ali stvar koju možda niste znali,

je da ako zumirate, zamijetit ćete kako
u središtu ove stvari

možete vidjeti Abrahama Lincolna,

kao u pravom Lincolnovom spomeniku
nedaleko odavde.

Ono što sam siguran da ne znate je

da ako zumirate još više --

(Smijeh)

vidjet ćete da je upravo OWIC
na prsima Abea Lincolna.

(Smijeh)

Ali fora stvar je

da možete gledati u ovo cijeli dan
i nikada ga ne biste vidjeli.

Nevidljiv je ljudskom oku.

Ovi OWIC-i su toliko mali,

i toliko ih puno pravimo u isto vrijeme,

da svaki OWIC košta manje od penija.

U stvari, najskuplja stvar na ovom
uzorku je ova naljepnica

na kojoj piše "OWIC".

(Smijeh)

To košta oko osam cenata.

(Smijeh)

A sada, veoma smo uzbuđeni oko
ovoga iz brojnih razloga.

Na primjer, možemo ih koristiti kao
male pametne sigurnosne oznake

koje identificiraju bolje
nego otisak prsta.

Stavljamo ih unutar
drugih medicinskih instrumenata

za davanje drugih informacija,

i razmišljamo o tome da ih stavimo u mozak

kako bismo slušali jedan po jedan neuron.

U stvari, postoji samo jedna kriva stvar
u vezi OWIC-a:

nije robot.

Samo je glava.

(Smijeh)

I mislim da ćemo se svi složiti

kako pola robota zapravo nije robot.

Bez nogu skoro pa i nemamo ništa.

MM: OK, trebate i noge ako hoćete
napraviti robota.

Ovdje ispada kako ne možete samo ukrasti

već postojeću tehnologiju.

Ako hoćete noge za vašeg malog robota,
trebate pokretače, dijelove koji pokreću.

Oni moraju zadovoljiti mnogo
različitih uvjeta.

Na primjer, moraju biti niske voltaže.

Moraju imati i malu potrošnju energije.

Ali najvažnije, moraju biti mali.

Ako želite napraviti robota veličine
stanice, trebate i noge iste veličine.

Nitko ne zna kako to napraviti.

Nema već postojeće tehnologije koja
zadovoljava sve ove uvjete.

Kako bismo napravili noge
za našeg malog robota,

morali smo napraviti nešto novo.

Evo što smo napravili.

Ovo je jedan od naših pokretača kojem
dajem napon.

Kada to radim, vidite kako pokretač
odgovara skupljanjem.

E sada, ovo se možda ne čini kao puno,

ali kada bismo stavili crveno krvno zrnce
na ovaj ekran, bilo bi tako veliko.

Tako da su ovo nevjerojatno mala klupka.

Nevjerojatno su mala,

a opet ovaj uređaj se može saviti i odviti
bez problema, bez pucanja.

Kako to napraviti?

Pa, pokretač je napravljen od
sloja platine

debelog kao tucet atoma.

Ispada da ako uzmete platinu,
stavite je u vodu

i dodate napon,

atomi iz vode će se spojiti ili ukloniti

s površine platine,

ovisno koliko napona dodate.

Ovo stvara silu

i možete iskoristiti tu silu
za pokretanje naponom.

Ključ svega ovdje bio je napraviti
sve jako tanko.

Tada je pokretač dovoljno fleksibilan

da se savije do malih veličina
bez pucanja

i može upotrijebiti sile koje nastaju

iz samog stavljanja ili uklanjanja
jednog sloja atoma.

Ovo isto ne moramo praviti
jedno po jedno.

Zapravo, kao i OWIC-i,

možemo ih također praviti masovno
i istovremeno.

Evo nekoliko tisuća pokretača

i sve što radim je dodajem napon

i svi lepršaju

izgledajući kao ništa više nego noge
buduće vojske robota.

(Smijeh)

Tako da sada imamo mozak i imamo mišiće.

Imamo pamet i pokretače.

OWIC-i su mozak.

Daju nam senzore, dovode energiju,

daju nam sustav uzajamne komunikacije
putem svjetla.

Slojevi platine su mišići.

Oni su ono što će pokretati robota.

Sada možemo uzeti
ova dva komada, spojiti ih

i početi praviti naše sitne, sitne robote.

Prvo smo htjeli napraviti
nešto jako jednostavno.

Ovaj robot hoda uokolo
pod kontrolom korisnika.

U sredini je nekoliko solarnih ćelija
i nekoliko žica spojenih na njih.

To je OWIC.

Spojeni su na set nogu
koji ima sloj platine

i na ove tvrde ploče koje stavimo na vrh

koje govore nogama kako se saviti,
koji oblik trebaju uzeti.

Zamisao je da ispaljivanjem lasera
u različite solarne ćelije

možete birati koju nogu želite pomaknuti

i tako pokretati robota da hoda.

Naravno, ni ove stvari ne pravimo
jednu po jednu.

I njih pravimo masovno i istovremeno.

Možemo napraviti oko milijun robota
na jednoj jedinoj četveroinčnoj pločici.

Tako da, na primjer, ova slika lijevo,
to je čip,

i ovaj čip ima oko 10 000 robota na sebi.

U našem svijetu, makro svijetu,

ova stvar izgleda kao da bi mogla biti
novi mikroprocesor ili nešto.

Ali ako uzmete taj čip i stavite ga
pod mikroskop,

ono što ćete vidjeti je na tisuće i tisuće
malih robota.

Ovi roboti su i dalje nepokretni.

I dalje su spojeni za površinu
na kojoj ih pravimo.

Kako bi hodali uokolo, moramo ih pustiti.

Htjeli smo vam pokazati uživo kako to
činimo, kako oslobađamo vojsku robota,

ali proces uključuje
veoma opasne kemikalije,

veoma gadne stvari,

a mi smo oko milju od Bijele kuće sada?

Da. Ne bi nam to dopustili.

Tako da --

(Smijeh)

tako da ćemo vam umjesto toga pokazati
film. (Smije se)

Ono što vidite ovdje su posljednje faze
razvoja robota.

Koristimo kemikalije

kako bismo uklonili podlogu ispod robota.

Kada se rastopi, roboti su slobodni
saviti se u svoje konačne oblike.

Ovdje možete vidjeti kako
je rezultat oko 90 posto,

tako da skoro svaki od ovih
10 000 robota koje pravimo

je robot kojeg možemo razviti
i kontrolirati kasnije.

I možemo uzeti ove robote i
staviti ih na određena mjesta.

Ako pogledate film lijevo,
to su roboti u vodi.

Doći ću pipetom

i mogu ih sve usisati.

Kada opet izbacite robote izvan pipete,

oni su u redu.

U stvari, ovi roboti su toliko mali,

dovoljno mali da prođu kroz najtanje
potkožne igle

koje možete kupiti.

Da, tako da ako želite,

mogli biste si ubrizgati hrpu robota.

(Smijeh)

Mislim da im se sviđa zamisao.

(Smijeh)

Desno je robot kojeg smo stavili
u barsku vodu.

Pričekajte samo jednu sekundu.

Ooop!

Vidite ovo? To nije bio morski pas.
To je bila papučica.

Ovo je svijet gdje ove stvari žive.

OK, sve je ovo divno i krasno,

ali biste se u ovoj točki mogli zapitati,

"Hodaju li oni?"

Je l' tako? To je ono što bi trebali.
I bolje im je. Pa saznajmo.

Evo robota, a evo i njegovih
solarnih ćelija u sredini.

To su ovi mali pravokutnici.

Pogledajte solarnu ćeliju najbližu
vrhu slajda.

Vidite ovu malu bijelu točku?
To je točka lasera.

Sada pogledajte što se događa
kada počnemo okretati laser

između različitih solarnih ćelija
na robotu.

Ode!

(Pljesak)

Yeah!

(Pljesak)

Ode robot marširati po mikrosvijetu.

Jedna od stvari koja je fora
u ovom filmu jest:

Ja zapravo upravljam robotom
u ovom filmu.

U stvari, šest mjeseci, moj posao bio je
ispaljivati lasere u male robote stanične veličine,

upravljati njima po mikrosvijetu.

To je zapravo bio moj posao.

Po meni, to je najbolji posao na svijetu.

(Smijeh)

Bio je to osjećaj potpunog uzbuđenja,

kao da radite nešto nemoguće.

Osjećaj čuđenja kao prvi puta kada sam
pogledao kroz mikroskop

kao dijete gledajući u kolnjaka.

Otac sam, imam svog sina
koji ima oko tri godine.

Ali jednog dana on će pogledati kroz
jedan od ovakvih mikroskopa.

I često se zapitam:

Što će vidjeti?

Umjesto samo promatranja mikrosvijeta,

mi ljudi sada možemo graditi tehnologiju
kako bismo ga oblikovali,

kako bismo komunicirali s njim, gradili ga.

Za 30 godina, kada sin bude mojih godina,
što ćemo s ovom mogućnosti?

Hoće li mikroroboti živjeti
u našem krvotoku

kao i obična bakterija?

Hoće li živjeti na našim usjevima
i uništavati nametnike?

Hoće li nam reći kada imamo infekciju,
ili se boriti s rakom stanicu po stanicu?

PM: A fora dio je

kako ćete moći sudjelovati
u ovoj revoluciji.

Za deset godina od sada,

kada kupite novi iPhone 15x Moto
ili kako god da se zove --

(Smijeh)

mogao bi doći s malom staklenkom
s nekoliko tisuća malih robota unutra,

koje možete kontrolirati uz pomoć
aplikacije na mobitelu.

Tako da ako hoćete upravljati papučicom,
samo naprijed.

Ako želite -- ne znam --
voditi najmanju plesnu zabavu za robote,

učinite to.

(Smijeh)

A ja, primjerice, sam veoma uzbuđen
oko tog dana.

MM: Hvala.

(Pljesak)