Фізики навчили роботів плавати, використовуючи теорію відносності Ейнштейна (відео)

Вчені створили метод управління мікроскопічними плаваючими роботами за допомогою світла і принципів загальної теорії відносності Ейнштейна. Ця технологія є потенційним першим кроком до впровадження крихітних роботів у найрізноманітніших галузях, від медицини до виробництва. Дослідження опубліковано в журналі npj Robotics, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Однією з головних проблем у розробці мікророботів для їхнього практичного застосування є створення таких роботів, які могли б переміщатися і знаходити правильний шлях без електроніки великого розміру. Такі роботи повинні мати можливість рухатися в дуже малих просторах, наприклад, усередині тіла людини.

Щоб розв'язати цю проблему, фізики створили "штучний простір-час", щоб мікророботи могли рухатися так само, як космічні апарати або світло переміщаються Всесвітом.

Вчені занурили плаваючих роботів розміром 100 мікрон (приблизно ширина людської волосини) в іонізований розчин і доручили їм пройти простий лабіринт. Роботи були покриті крихітними сонячними панелями з електродами на обох кінцях. Коли панелі отримували світло, вони живили електроди, які створювали електричне поле, що діє як двигун для мікророботів.

Завдання полягало в тому, щоб спрямовувати роботів із достатньою точністю, щоб вони досягли певної точки в просторі й не заплуталися в лабіринті. Тут у пригоді стала теорія відносності.

Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, гравітація викривляє простір-час навколо об'єктів, які мають масу. Світло та об'єкти слідують "прямими", які виглядають викривленими навколо об'єктів із масою.

"Ми показали, що поведінка роботів у структурованих світлових полях ідентична траєкторіям, якими рухається світло в загальній теорії відносності. Дивно, але роботів можна використовувати як аналог гравітації. Ідеї загальної теорії відносності можна використовувати для управління роботами. Подібно до того, як гравітація притягує об'єкти один до одного, можна спрямовувати роботів у певну точку", — кажуть фізики.

Щоб імітувати цей ефект, вчені змоделювали лабіринт як викривлений віртуальний простір, використовуючи рівняння загальної теорії відносності. Шляхи до мети всередині лабіринту стали прямими лініями в моделі. Потім вони перетворили модель назад у двомірну карту. Темні плями природним чином притягували роботів, а світліші відштовхували їх. Кінцева точка лабіринту була в найтемнішому місці (свого роду імітація чорної діри), а перешкоди на шляху були освітлені яскравіше.

Незалежно від їхнього початкового розташування, роботи природним чином слідували цим лініям, автоматично ухиляючись від стін лабіринту, немов переміщалися у викривленому просторі.

Фокус також писав про найгучніші провали геніального Тесли, який вважав Ейнштейна дурнем.

Також Фокус писав про те, що органи, роздруковані на 3D-біопринтерах, космічний ліфт і роботи-помічники — звучить як наукова фантастика у 2026 році. Але вчені вважають, що все це стане реальністю до 2050 року.