Cuộc chiến của đoàn quân robot trong cơ thể con người

Robot có kích cỡ nhỏ xíu sẽ đi vào cơ thể người để chữa bệnh.

Những con robot 4 chân này đi lại được trong mạch máu và tế bào, chuyển thuốc tới các cơ quan bị bệnh. Trong tương lai, người ta hy vọng chúng có thể được dùng để sửa chữa các tế bào hỏng hoặc thậm chí sửa được máy móc.

Thay đổi nền y học

Sáng kiến về những chú robot tí hon này gần giống với cốt truyện của bộ phim Fantastic Voyage từ những năm 1960, theo đó một chiếc xe thu nhỏ được cấy vào cơ thể của một bệnh nhân.

Các nhà khoa học bên trong chiếc xe nhỏ bé này đã phá hủy cục máu đông của bệnh nhân bằng súng laser.

Theo các nhà khoa học từ ĐH Cornell (Mỹ) – tác giả của những cỗ máy tí hon trên - robot siêu nhỏ trong thế giới thực ngày nay có thể theo dõi các xung thần kinh trong tim hoặc não hay thậm chí đưa thuốc trực tiếp vào các cơ quan.

Những cỗ máy 4 chân sẽ vào cơ thể người thông qua một kim tiêm dưới da và di chuyển qua mô và máu của con người bằng cách sử dụng 4 thiết bị truyền động điện hóa có chức năng “như chân”.

Tác giả chính, Tiến sĩ Marc Miskin, đang làm việc tại ĐH Pennsylvania cho biết: “Điều khiển một robot nhỏ bé có thể gần giống như bạn có khả năng thu nhỏ mình lại. Các cỗ máy như vậy sẽ cho phép con người phiêu lưu vào những thế giới tuyệt vời nhưng quá nhỏ bé để có thể nhìn thấy, đồng thời có khả năng thay đổi nền y học mãi mãi”.

Chúng là những robot đầu tiên có kích thước nhỏ hơn 0,004 inch, được cài đặt các thiết bị điện tử bên trong để điều khiển.

Những con robot này cung cấp một khuôn mẫu để xây dựng các phiên bản, thậm chí phức tạp hơn là sử dụng trí thông minh dựa trên silicon và có thể được sản xuất hàng loạt. Robot biết đi trên đây là phiên bản mới nhất với những tiến hóa về kích thước so với trước đó, từ cảm biến siêu nhỏ đến máy móc dựa trên graphene - một loại siêu vật liệu mới được các nhà khoa học phát minh ra với nhiều ưu điểm như mỏng nhẹ, siêu bền và siêu cứng.

Chân, “hoặc cơ cấu chuyển động” của robot, uốn cong khi được ánh sáng laser kích thích, đã gây ra chuyển động đi bộ. Trong các thử nghiệm, hơn 1 triệu chiếc đã được sản xuất, trên một tấm silicon mỏng 4 inch.

Các robot nhỏ được cung cấp năng lượng từ pin và được chế tạo bằng kỹ thuật gọi là quang điện vốn được sử dụng với quy mô lớn hơn trong các tấm pin năng lượng mặt trời.

Những cái chân được nối với một số miếng vá “quang điện” trên khung trung tâm của robot và khi người điều khiển chiếu tia laser vào chúng, chúng sẽ “uốn cong hoặc không”. Điều này có thể thay đổi luân phiên giữa việc uốn cong chân trước và chân sau bằng cách hướng ánh sáng vào các mảng khác nhau để đẩy robot.

“Chúng rất mạnh mẽ, sống được trong môi trường có tính axit cao và nhiệt độ biến thiên hơn 200 độ C. Chúng có thể được tiêm bằng kim tiêm dưới da, mang tiềm năng khám phá các môi trường sinh học” - Tiến sĩ Miskin giải thích.

Thực hiện những công việc đặc biệt

Kích cỡ robot tí hon nhỏ hơn sợi tóc.

Việc thu nhỏ thiết bị điện tử để sản xuất robot có kích thước tế bào là điều rất khó đạt được trong nghiên cứu y học. Các robot trên đã giải quyết vấn đề này, chúng chỉ dày khoảng 5 micron, rộng 40 micron và dài từ 40 - 70 micron (1 micron bằng một phần triệu của mét). Mỗi robot bao gồm một mạch điện đơn giản làm từ các tấm quang điện silicon, về cơ bản có chức năng như thân và não. 4 bộ truyền động điện hóa có chức năng như chân.

Robot được điều khiển bằng cách chiếu xung laser vào các tế bào khác nhau, mỗi tế bào sẽ tích điện cho một bộ chân riêng biệt. Robot di chuyển nhờ vào sự chuyển đổi qua lại laser giữa quang điện ở phía trước và phía sau. Mặc dù, sử dụng công nghệ tiên tiến nhưng những con robot này chỉ dùng một lượng điện áp thấp mà vẫn hoạt động mạnh mẽ.

Theo các nhà nghiên cứu thiết kế, chúng có thể sống sót trong điều kiện khắc nghiệt nhất. Các chi của vi robot cũng cực khỏe. Thân thể của mỗi robot dày hơn 1.000 lần và nặng gấp 8.000 lần so với mỗi chân của nó. Vì chúng được sản xuất từ silicon nên các cảm biến có thể đo được nhiệt độ và xung điện.

Nhóm của Tiến sĩ Miskin tại ĐH Cornell ở New York đang khám phá các cách để kết hợp chúng lại với các thiết bị điện tử phức tạp hơn và có các tính toán trên bo mạch.

Những cải tiến trên có thể dẫn đến hàng loạt robot siêu nhỏ có thể khâu được mạch máu hoặc được cử đi thăm dò những vùng não lớn của con người. Ngoài ra, nó có thể được dùng để sửa chữa các thiết bị điện tử hoặc thu thập thông tin và tái cấu trúc vật liệu.

Tiến sĩ Sam Stanton, Giám đốc Chương trình của Văn phòng nghiên cứu Quân đội ở Mỹ, đơn vị tài trợ một phần cho dự án này, cho biết: “Đây là bước đột phá mang đến cơ hội khoa học thú vị nhằm điều tra những vấn đề mới liên quan đến vật lý của vật chất hoạt động. Cuối cùng nó có thể dẫn đến các vật liệu robot trong tương lai”.

Giáo sư Michael Strano - Kỹ sư Hóa học tại Viện Công nghệ Massachusettes đánh giá: “Khả năng tương thích của những thiết bị này với các hệ thống điện tử vi mô gợi ý một con đường dẫn đến việc sản xuất hàng loạt robot nhỏ tự động”.

Tuy nhiên, những robot này có một số hạn chế, như chậm hơn các robot bơi khác, không có khả năng cảm nhận môi trường của chúng và thiếu khả năng điều khiển tích hợp.