Физики научили роботов плавать, используя теорию относительности Эйнштейна

Ученые создали метод управления микроскопическими плавающими роботами с помощью света и принципов общей теории относительности Эйнштейна. Эта технология является потенциальным первым шагом к внедрению крошечных роботов в самых разных областях, от медицины до производства. Исследование опубликовано в журнале npj Robotics, пишет Live Science.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Одной из главных проблем в разработке микророботов для их практического применения является создание таких роботов, которые могли бы перемещаться и находить правильный путь без электроники большого размера. Такие роботы должны иметь возможность двигаться в очень малых пространствах, например, внутри тела человека.

Чтобы решить эту проблему физики создали "искусственное пространство-время", чтобы микророботы могли двигаться так же, как космические аппараты или свет перемещаются по Вселенной.

Ученые погрузили плавающих роботов размером 100 микрон (примерно ширина человеческого волоса) в ионизированный раствор и поручили им пройти простой лабиринт. Роботы были покрыты крошечными солнечными панелями с электродами на обоих концах. Когда панели получали свет, они питали электроды, которые создавали электрическое поле, действующее как двигатель для микророботов.

Задача заключалась в том, чтобы направлять роботов с достаточной точностью, чтобы они достигли определенной точки в пространстве и не запутались в лабиринте. Здесь пригодилась теория относительности.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация искривляет пространство-время вокруг объектов, которые имеют массу. Свет и объекты следуют по "прямым" которые выглядят искривленными вокруг объектов с массой.

"Мы показали, что поведение роботов в структурированных световых полях идентично траекториям, по которым движется свет в общей теории относительности. Удивительно, но роботов можно использовать в качестве аналога гравитации. Идеи общей теории относительности можно использовать для управления роботами. Подобно тому, как гравитация притягивает объекты друг к другу, можно направлять роботов в определенную точку", — говорят физики.

Чтобы имитировать этот эффект, ученые смоделировали лабиринт как искривленное виртуальное пространство, используя уравнения общей теории относительности. Пути к цели внутри лабиринта стали прямыми линиями в модели. Затем они преобразовали модель обратно в двухмерную карту. Темные пятна естественным образом притягивали роботов, а более светлые отталкивали их. Конечная точка лабиринта находилась в самом темном месте (своего рода имитация черной дыры), а препятствия на пути были освещены ярче.

Независимо от их первоначального расположения, роботы естественным образом следовали этим линиям, автоматически уворачиваясь от стен лабиринта, словно перемещались в искривленном пространстве.

Фокус также писал о самых громких провалах гениального Теслы, который считал Эйнштейна дураком.

Также Фокус писал о том, что органы, распечатанные на 3D-биопринтерах, космический лифт и роботы-помощники — звучит как научная фантастика в 2026 году. Но ученые считают, что все это станет реальностью к 2050 году.