Терминатор уже с нами: создан жидкий робот, способный делиться на части

Многим запомнился жидкий боевой робот из фильмов о Терминаторе, способный изменять форму и проходить сквозь любые преграды, который отправился в прошлое, чтобы изменить ход истории. Но у реального жидкого робота, которого подарили миру американские и китайские учёные, есть дела поважнее: например, лечить людей и ремонтировать технику.

Пока этот малыш не способен ни на боевые подвиги, ни на страшные преступления — да что там: на любую самостоятельную работу. Крошечных размеров изобретение двигается и меняет форму исключительно под воздействием внешнего магнита и без человеческого участия остаётся простым кусочком металла. Но то, что вытворяет уникальная новинка под чутким руководством учёных, отчётливо показывает: начало грандиозным достижениям в сфере создания жидких роботов уже положено!

Над необычным творением потрудились специалисты из университета Карнеги-Меллона (США) и Китайского университета Гонконга.

Новые роботы сделаны из специального сплава, способного менять форму и двигаться под воздействием внешнего магнитного поля. В основе уникальной смеси лежит галлий — металл, который легко плавится при температуре, лишь немного превышающей комнатную: 29,8°C. Эта черта очень пригодилась в создании роботов, которые должны быстро плавиться и "собираться" обратно по команде.

Чтобы управлять роботами, в галлий добавили магнитные частицы с неодимом, железом и бором в составе, способные реагировать на воздействие магнитного поля. В итоге специалисты получили сразу два полезных свойства.

Первое и самое главное: роботы из такого сплава могут легко превращаться в текучую лужицу из металла. Для этого на роботов достаточно подействовать быстро меняющимся магнитным полем. Оно влияет на чувствительные частицы в сплаве и создаёт в нём электроток. В результате роботы нагреваются и немедленно плавятся (спасибо "выдающимся способностям" галлия). Чтобы робот из лужицы "собрался" в твёрдое состояние, достаточно просто отключить магнитное поле: все процессы внутри сплава прекратятся, галлий остынет, и робот благополучно вернётся в прежний вид. Как отметили учёные, их текущему материалу массой 50 г понадобилось всего 80 с, чтобы разогреться до 35°C и расплавиться — и затем 70 с, чтобы вернуться в первоначальную форму.
Второе, не менее важное: если на роботов из такого сплава подействовать магнитом, они будут к нему притягиваться и двигаться вслед за ним. Что замечательно, магнитные свойства нового сплава сохраняются и в "текучем" состоянии. Несмотря на крошечные размеры, микророботы под воздействием магнитного поля смогли перепрыгивать препятствия, перемещаться со скоростью 1,5 м/с, ползать по стенам, просачиваться сквозь щели, вращаться, растягиваться, расплющиваться и даже разрываться надвое, действовать по отдельности и затем соединяться обратно!

Впечатляющая работоспособность в жидком состоянии совмещается с большими возможностями в твёрдой форме: сплав, из которого сделаны роботы, в застывшем виде способен выдерживать груз, в десятки раз больше своей собственной массы! Тот же микроробот массой около 50 мг смог выдержать груз, весящий в 30 раз больше его самого.

"Гвоздём программы" стало видео, на котором маленький робот из "жидкой стали" ростом в сантиметр, сделанный в форме игрушечного человечка, совершил побег из клетки, под влиянием магнитного поля превратившись в жидкость и просочившись сквозь решётки на волю. Затем робот вновь затвердел и принял вид маленькой фигурки (пока для этого потребовалась специальная формочка).

Побег из-под надзора — далеко не главный "конёк" необычной технологии. Учёные надеются, что их жидкие роботы пригодятся в гораздо более обыденных, но крайне важных сферах жизни человека: медицине и ремонтных работах.

В медицине жидкие микророботы могут стать отличным подспорьем в случаях, когда требуется удалить из желудка пациента инородное тело или, наоборот, доставить лекарство в организм человека. В ходе экспериментов учёные успешно использовали микроробота из "жидкой стали", чтобы удалить из модели человеческого желудка небольшой шарик. Под воздействием магнитного поля робот шириной меньше 1 см продвинулся в желудок, добрался до шарика, расплавился, обволакивая инородный предмет, а затем, вновь став твёрдым, с шариком "в объятиях" успешно покинул искусственный орган.

Проверили создатели возможности своих творений и "в обратном направлении": запустили робота, "обнимающего" лекарственный препарат, в модель желудка, где он расплавился, доставив свой "груз" точно к месту назначения.

Пока применение жидких роботов в медицине — лишь в перспективе, ибо галлий, из которого сделаны микророботы, внутри тёплого человеческого тела немедленно растает. Специалисты подчёркивают необходимость дополнительных исследований, чтобы их разработка смогла успешно утвердиться на медицинском поприще. Чтобы решить проблему с расплавлением металла внутри организма, в сплав роботов, вероятно, придётся добавить и другие металлы, которые придадут ему большую теплостойкость — например, висмут и олово.

Полезными помощниками могут стать жидкие роботы и в технических отраслях. В ходе экспериментов учёные применили своих микророботов, чтобы отремонтировать электрическую схему: доставив к контактам светодиод и встроившись в электрическую цепь, роботы успешно расплавились и застыли в нужном месте, одновременно "спаяв" детали микросхемы и начав проводить электричество. Здесь, правда, возможности роботов тоже пока ограничены легкоплавкостью галлия: электросхема, работая, может разогреться, и тогда сплав растает.

Даже в жидком состоянии робот сохранит способность проводить ток, но, скорее всего, элементарно утечёт с микросхемы. Поэтому, вероятно, сплав придётся — опять же — совершенствовать либо закреплять каким-то изоляционным материалом наподобие резины.

Также в ходе испытаний жидкие микророботы успешно скрепляли между собой детали вместо шурупов, заливаясь в отверстия и застывая там. Оказалось, что два затвердевших "робо-винта", которыми скрепили две пластиковые пластины, способны успешно выдерживать нагрузку в 10 кг. Это может пригодиться для починки механизмов в труднодоступных пространствах — например, в Космосе.

Большой плюс новых роботов — в умении "переключаться" между жидким и твёрдым состояниями. Ведь роботы, сделанные из твёрдого материала, прочны, но при этом не могут преодолевать некоторые препятствия. Мягкие же машины, в противоположность своим собратьям, могут похвастаться гибкостью, но они слабее, и ими сложнее управлять.

Робот-"трансформер" способен решить многие проблемы, которые до этого стояли перед робототехниками. В дополнение к этому, превращение в жидкость новым роботам удаётся значительно лучше, чем их предшественникам, способным менять форму: те в "текучем" виде всё равно оставались довольно вязкими.

Перспектива создания роботов, способных менять форму и просачиваться сквозь любые препятствия, кого-то может удивить и обрадовать, а кого-то (к примеру, фанатов того же "Терминатора") не на шутку встревожить. Однако, учёные утверждают, что до восстания "текучих" машин нам ещё очень и очень далеко.

"Я не вижу никакой возможности введения чего-то в организм человека, чтобы затем микроботы добрались до его мозга и захватили его мысли, или чего-то безумного в этом же духе. <…> Технология не достигла такого развития, и я не наблюдаю, чтобы она развивалась в этом направлении", — в полушутливом тоне комментирует проблему Брэд Нельсон, профессор робототехники из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, в беседе с The Washington Post.

В то же время специалист отметил такие интересные перспективы применения жидких микророботов, как доставка в мозг человека лекарственных препаратов и лечение тромбов в сосудах.

Если даже специалисты, работающие в робототехнической отрасли, уверены в безопасности нового изобретения, к ним стоит прислушаться. Но оставаться предусмотрительными и осторожными. Ведь создание роботов из сплава с потрясающими возможностями отчётливо показывает: начало уже положено. А вот чему — зависит только от нашего выбора.