在一項(xiàng)新的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)駕駛汽車(chē)的微型版本：一個(gè)直徑5微米的球形電機(jī)，這個(gè)電機(jī)能夠通過(guò)自動(dòng)導(dǎo)航的方式到達(dá)一個(gè)微型迷宮的出口。研究人員認(rèn)為這些“智能微型車(chē)”在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，比如向腫瘤細(xì)胞運(yùn)送藥物時(shí)能夠避開(kāi)健康細(xì)胞。
?2017 American Chemical Society
由中國(guó)哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Longqiu Li和美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校的Joseph Wang所領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們，已經(jīng)在最新一期的《ACS Nano》上發(fā)表了一篇有關(guān)這些“智能微型車(chē)”的論文。
“我們已經(jīng)能夠?qū)⑷斯ぶ悄芮度氲轿⑿?納米機(jī)器人中了?！盠i告訴Phys.org的記者：“我們?yōu)檫@些智能微型車(chē)引入了精確的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，使得它們能夠通過(guò)最優(yōu)路徑規(guī)劃在復(fù)雜多變的環(huán)境中行駛。與那些大型的自動(dòng)駕駛車(chē)輛一樣，智能微型車(chē)的自主導(dǎo)航系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)環(huán)境中也必須進(jìn)行無(wú)碰撞運(yùn)動(dòng)。”
迄今為止，微型或納米機(jī)器都只能使用閉環(huán)控制系統(tǒng)的導(dǎo)航，這種機(jī)器只能沿著設(shè)定好的路徑移動(dòng)。而智能微型車(chē)是第一個(gè)能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境(比如一個(gè)由微型機(jī)器組成的微型交通網(wǎng))中自動(dòng)導(dǎo)航的微型機(jī)器。
自動(dòng)導(dǎo)航過(guò)程包括三個(gè)主要步驟。首先，一個(gè)連接在顯微鏡上的CCD相機(jī)拍攝照片并將其發(fā)送到特征提取處理器，接著處理器會(huì)識(shí)別環(huán)境中的障礙并構(gòu)建環(huán)境地圖。在地圖被發(fā)送到AI后，AI會(huì)使用路徑搜索算法和模糊邏輯法來(lái)確定到達(dá)目的地的多條可能路徑，然后從中篩選出最短的無(wú)碰撞路徑。最后，AI將規(guī)劃好的路徑發(fā)送到磁場(chǎng)發(fā)生器，磁場(chǎng)發(fā)生器再以磁場(chǎng)的方式來(lái)引導(dǎo)智能微型車(chē)沿著路徑行駛。
AI是整個(gè)智能導(dǎo)航系統(tǒng)的核心。當(dāng)智能微型車(chē)因?yàn)樵胍舻拇嬖谄x了規(guī)劃路徑時(shí)，它也能檢測(cè)到。在這種情況下，AI會(huì)測(cè)量誤差并引導(dǎo)微型智能車(chē)回到規(guī)劃路徑上。
這種微型智能車(chē)將被主要應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，例如疾病診斷、藥物輸送、精密手術(shù)等。在演示中，研究人員讓微型智能車(chē)用相機(jī)感知了癌細(xì)胞、紅細(xì)胞和混合細(xì)胞，并通過(guò)其大小和形狀的差異區(qū)分了它們。然后，讓AI將腫瘤細(xì)胞作為目標(biāo)，其他細(xì)胞作為障礙物，并據(jù)此規(guī)劃了路徑。
“我們想將這些微型機(jī)器應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及納米操縱領(lǐng)域?！盠i說(shuō)道。在未來(lái)，這些科學(xué)家們希望研發(fā)出更先進(jìn)的微型智能車(chē)，具有自主制動(dòng)、巡航控制、車(chē)道保持等功能，同時(shí)還能與環(huán)境互動(dòng)。
本文譯自phys，由譯者 Lough 基于創(chuàng)作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布。
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