爱因斯坦相对论数学原理应用到微型机器人

美国《Livescience》网站在3月6日有一篇文章,主题是微型机器人的“导航”。作者尤金尼奥·费尔南德斯·阿吉拉尔以及李尧为我们讲述了这个突破。这项研究把爱因斯坦的相对论数学原理应用到了微型机器人上,为未来的医疗机器人提供了新的思路。英国《npj Robotics》杂志近日发表了这个发现。微型机器人已经成为机器人领域的热门研究之一。它们虽然只有不到一毫米大小,却可以执行很多细致的任务,比如给人体定向给药,清理水体污染物,或者在微观尺度上雕刻材料。但是尺寸限制让这些机器人的功能变得有限,因为它们需要容纳传感器、电池和处理器等部件,而这些部件又需要空间和能量。这让现在的微型机器人很难进行复杂计算或信息处理。 为了解决这个难题,研究人员尝试了一种新方法:给机器人一些光、化学物质等外部环境刺激,让它们直接对这些刺激作出反应。当机器人接收到不同强度的外部刺激时,它就会自动转向。这样外部环境就成了它们的控制系统。然而设计一个复杂行为引导场并不容易。这次研究团队提出了一种新方法——“人工时空”,他们发现这个机器人运动方程和爱因斯坦相对论有着呼应之处。根据爱因斯坦广义相对论,有质量物体会扭曲周围时空的曲率,光和物体会沿着最短路径运动。所以他们通过精心设计环境中的光线来引导机器人行为,在投影器在移动平板上生成照明图案后光强度变化形成控制场就能让这些微型机器人精准抵达目标点。 这项研究展示了一种新视角:把注意力放在改变微型机器人移动空间上而不是改造它们本身结构上来降低对存储和计算资源需求同时实现穿越复杂解剖结构任务。