美國Livescience網站3月6日文章,標題:這些微型機器人遵循與愛因斯坦相對論相同的數學原理,有望啓發未來能夠在人體內運行的醫療機器人 一項最新研究將愛因斯坦相對論的數學原理與機器人技術相結合,爲未來醫療機器人開闢了全新可能。微型機器人,即尺寸小於一毫米的裝置,已成爲當前機器人領域最活躍的研究方向之一。它們可以執行諸多精細任務:進入人體定向給藥、清理水體污染物,或是在微觀尺度雕刻材料。但機器人尺寸越小,功能就越受限。傳感器、電池和處理器都需要空間和能源,導致現在的微型機器人幾乎無法進行復雜計算或信息處理,使其計算、傳感和運動能力都受到嚴重限制。
面對這一難題,研究人員提出了新思路:讓機器人不再依賴複雜指令或持續監控,而是直接對光、化學物質等外部環境刺激作出響應。當機器人的驅動裝置接收到不同強度外界刺激時,它會自動轉向。外部環境就成了機器人的控制系統。但設計能引導機器人複雜行爲的“場”非常困難。近日,一項發表在英國《npj Robotics》期刊上的新研究突破了這一瓶頸。研究者發現,這些機器人的運動方程與愛因斯坦相對論存在呼應。根據愛因斯坦的廣義相對論,引力會使有質量的物體周圍的時空發生彎曲。光和物體沿着最短路徑運動時,這些路徑看起來會因質量而彎曲。於是研究人員提出“人工時空”框架:通過精心設計環境的光線來引導機器人行爲。也就是藉助簡單光線環境即可讓機器人精準抵達目標點。實驗顯示,投影儀在機器人移動的平板上生成照明圖案後,光強度的變化形成控制場,能引導機器人實現圓周運動、波浪式前進或按特定角度轉向。
這項研究提出了一種新視角:不再改造機器人本身,而是改變它們移動的空間。這種策略讓微型機器人可以穿越複雜解剖結構,同時降低機器人對存儲和計算資源的需求。(作者尤金尼奧·費爾南德斯·阿吉拉爾,李堯譯)