「机器人」这些小到极致的机器，将改变我们生活的方方面面

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1966 年，一部领先时代的科幻电影颠覆了许多人的想象力。这个名叫《神奇旅程》（Fantastic Voyage）故事讲述了人们被缩小到微观尺寸，并被送入一位受伤的科学家体内修复他的大脑。

快进到 21 世纪，微型机器人早已不是科幻中的想象。机器人通常指的是执行某些特定任务的机器，从宠物大小到用来执行重型杂务的大型设备应有尽有。

近年来，微型和纳米级的机器人也成了研究的热点领域。这些 " 小家伙 " 可以在身体里自由移动，相互交流，执行工作，甚至在完成任务后分解。许多科学家相信，这类微型机器人有朝一日将对我们生活的方方面面产生重要影响。

微型机器人的挑战

可以想象，将机器人微型化到微米和纳米尺度，绝对不是一件简单的事情，其中两项关键挑战是运动和动力。

我们根本不可能在这些 " 小家伙 " 身上安装齿轮或者电池，目前仍然没有足够小的电池技术用于这类机器人的能量储存。这意味着，这些机器人要么只有较短的电源寿命，要么需要一个系绳或某种无线能源。

许多机器人会采用游泳策略，并以化学方式驱动，或者以磁场或其他能量（包括光、热或电）作为外部动力。比如，一组研究团队开发了 "纳米火箭"（nanorocket），它可以在胃或胃肠道中用胃液作为燃料来推动自己，并在其后面留下一串气泡。

尽管如此，这一领域仍在继续寻找新型能源，能持续供能更长时间，并在无需技术人员干预的情况下自主运转。

近日，斯坦福大学的一个研究小组在开发 7.8 毫米宽的折纸机器人方面取得了一个里程碑，他们已经开发出了一台概念验证原型，称之为 "毫米机器人"（millirobot）。

" 毫米机器人 " 运动示意图。（图／Ze, Q. et al.）

这台机器人使用克雷斯林折纸（Kresling origami）的折叠和展开来实现滚动、翻转和自旋。利用磁场无线操作，机器人可以在狭窄的空间里移动，为完成任务而改变形态，未来有望应有在各种医疗领域，比如诊断疾病、输送药物，甚至进行手术。

群体合作与自我毁灭

通常，我们并不会指望微型机器人 " 单打独斗 "，一般成百上千个单元将合作完成一项工作。它们可以聚集成一个团队，合作完成集体行动。

此外，它们微小的尺寸也限制了它们无法携带和驱动成熟的 " 人工大脑 "。安装在这些机器人上的计算硬件暂时还无法带来比 " 扇动左翼 " 更复杂的能力，也还无法让它们完全自主工作，也就是说，一些微型机器人可能知道如何扇动它的翅膀，却没有能力决定自己要去哪里。

通常，科学家需要借助群体运动规划和机器学习，灌输去中心化的通信，形成一种群体智能。

同时，我们也不难想象，无论是进行手术，还是输送药物，没人希望在特定的任务完成后，还有一群纳米机器人在他们的身体里滞留。即使不进入身体，我们也不希望进行户外监测的机器人最终反而对环境产生了负面影响。

因此，科学家也正致力于寻找合适的可降解材料制造机器人。这样一来，它们在病人体内停留的时间有限，一旦完成任务，就可以会被清除消失。

不断地尝试和广阔的前景

目前，世界多所大学和研究机构的顶尖实验室已经开始尝试各种各样的微型机器人。

RoboBee（机器蜜蜂）

（图／Wyss Institute at Harvard University）

这是一个灵感来自蜜蜂的生物学特性的机器人。它差不多有一便士硬币那么大，未来有望用于农作物授粉、搜索和救援任务、监视，以及天气和气候监测。这个模型机器人由一个小型的电系绳提供动力和控制。

RoboFly（机器苍蝇）

（图／University of Washington）

RoboFly 与 RoboBee 非常相似，它比牙签略重，大小和一只真正的苍蝇差不多，由指向它身体的一束激光束驱动。科学家希望它最终能够用于寻找气体泄漏点，并从无线电频率的信号中获取能量，或使用微型电池作为动力源。

Micro-scallops（微型扇贝）

（图／ALEJANDRO POSADA/MPI-IS）

一个机械扇贝只有几分之一毫米那么小。它们由外部磁场驱动，是一种用来在血液内或眼睛周围导航的原型机，并期待在未来应用在医疗中。

前面提到的 " 纳米火箭 " 是第一个在活体小鼠模型中测试的人造微型电机。如今，更多的实验室正在活体动物中测试他们的技术。

许多科学家相信，将来在技术更成熟时有望进行更多临床试验。这些微型机器人在未来将拥有非常广阔的应用前景。

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