Bir zamanlar Deus Ex veya Metal Gear Solid gibi video oyunlarının ve bilim kurgu romanlarının vazgeçilmez öğesi olan “nanomakineler”, artık sadece birer hayal ürünü değil. Minyatürleştirme teknolojisindeki son gelişmeler, bizi vücudumuzun içinde dolaşıp hasarlı hücreleri iyileştirebilecek mikroskobik robotların çağına taşıyor.
Pensilvanya Üniversitesi ve Michigan Üniversitesi mühendislerinin ortak çalışması sonucu, dünyanın bilinen en küçük tam programlanabilir otonom robotları geliştirildi. Biyolojik hücre ölçeğinde çalışabilecek kadar küçük olan bu makineler, robotik dünyasında devrim niteliğinde bir adım olarak görülüyor.
Tuz Tanesinden Küçük, Maliyeti 1 Kuruş
Geliştirilen bu mikro robotların boyutları akıl alır gibi değil: Kabaca 200 x 300 x 50 mikrometre. Bir başka deyişle, bir tuz tanesinden bile daha küçükler. Üretim maliyetleri ise şaşırtıcı derecede düşük; tanesi yaklaşık 1 penny (yaklaşık 30-40 kuruş) maliyetle üretilebiliyor.
Boyutlarına rağmen bu cihazlar; hareket etme, algılama, hesaplama yapma ve çevrelerine tepki verme yeteneklerine sahip. Üstelik bunları yaparken herhangi bir kabloya, manyetik alana veya harici bir kontrolcüye ihtiyaç duymuyorlar. Tamamen özgür ve otonomlar.
Elektrik ve Sistem Mühendisliği Yardımcı Doçenti Marc Miskin, bu robotların mevcut mikro robotlardan 10.000 kat daha küçük olduğunu belirterek, “Bu, programlanabilir robotlar için tamamen yeni bir ölçeğin kapılarını aralıyor,” diyor.
“Suda Yüzmek Katranda Yürümek Gibi”
Robotları milimetrenin onda biri boyutuna indirmek, fizik kurallarının işleyişini de değiştiriyor. Bu ölçekte yerçekimi ve eylemsizlik (atalet) önemsiz hale gelirken, sürtünme ve viskozite gibi yüzey kuvvetleri devasa engellere dönüşüyor. Miskin bu durumu, “Yeterince küçükseniz, suda ilerlemeye çalışmak katran içinde ilerlemeye çalışmak gibidir,” sözleriyle özetliyor.
Geleneksel mekanik kollar veya pervaneler bu koşullarda işe yaramadığı için ekip, hareketli parçası olmayan yeni bir itiş sistemi geliştirdi. Robotlar, indüklenmiş elektrik alanları kullanarak çevrelerindeki sıvıdaki iyonları manipüle ediyor. Bu iyonlar, yakındaki su moleküllerini iterek robotun sıvı içinde saniyede yaklaşık bir vücut uzunluğu kadar yol almasını sağlıyor. Miskin bu yöntemi, “Sanki robot hareket eden bir nehrin içinde ama o nehri hareket ettiren de robotun kendisi,” şeklinde tanımlıyor.
Işıkla Besleniyor, Dans Ederek Konuşuyor
Robotların “beyni” için ise Michigan Üniversitesi’nden David Blaauw‘un ekibi devreye girdi. Dünyanın en küçük bilgisayarını geliştirmesiyle tanınan ekip, ultra verimli elektronik devreler tasarladı.
Robotlar enerjilerini üzerlerindeki minik güneş panellerinden (basit bir LED ışığı yeterli) alıyor. Ancak üretilen enerji sadece 75 nanowatt. Bu, bir akıllı saatin tükettiği enerjinin 100.000’de biri kadar. Bu kısıtlı enerjiyle çalışan mikro işlemciler; sıcaklığı santigrat derecenin üçte biri hassasiyetle ölçebiliyor, biyolojik aktiviteleri takip edebiliyor ve aylarca bozulmadan çalışabiliyor.
Peki bu kadar küçük bir robot bizimle nasıl iletişim kuruyor? Cevap: Dans ederek. Blaauw, robotların topladığı verileri (örneğin sıcaklık bilgisini) fiziksel hareketlere kodladıklarını belirtiyor:
“Robotun yaptığı küçük bir dansın titremelerine veriyi kodlayan özel bir komut tasarladık. Mikroskop altındaki kamerayla bu dansı izliyor ve titremeleri çözerek robotun bize ne söylediğini anlıyoruz. Bu, bal arılarının birbirleriyle iletişim kurma şekline çok benziyor.”
Araştırmacılar, bu teknolojinin henüz bir başlangıç noktası olduğunu vurguluyor. Gelecekte bu mikroskobik sürüler, insan dokularında gezerek hastalık tespiti yapabilir veya mikro üretim hatlarında görev alabilir.
