在一項新的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出了自動駕駛汽車的微型版本：一個直徑5微米的球形電機，這個電機能夠通過自動導(dǎo)航的方式到達一個微型迷宮的出口。研究人員認為這些“智能微型車”在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景，比如向腫瘤細胞運送藥物時能夠避開健康細胞。
?2017 American Chemical Society
由中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)的Longqiu Li和美國加利福尼亞大學(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”的論文。
“我們已經(jīng)能夠?qū)⑷斯ぶ悄芮度氲轿⑿?納米機器人中了?！盠i告訴Phys.org的記者：“我們?yōu)檫@些智能微型車引入了精確的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，使得它們能夠通過最優(yōu)路徑規(guī)劃在復(fù)雜多變的環(huán)境中行駛。與那些大型的自動駕駛車輛一樣，智能微型車的自主導(dǎo)航系統(tǒng)在動態(tài)環(huán)境中也必須進行無碰撞運動?！?/p>
迄今為止，微型或納米機器都只能使用閉環(huán)控制系統(tǒng)的導(dǎo)航，這種機器只能沿著設(shè)定好的路徑移動。而智能微型車是第一個能夠在復(fù)雜多變的環(huán)境(比如一個由微型機器組成的微型交通網(wǎng))中自動導(dǎo)航的微型機器。
自動導(dǎo)航過程包括三個主要步驟。首先，一個連接在顯微鏡上的CCD相機拍攝照片并將其發(fā)送到特征提取處理器，接著處理器會識別環(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會使用路徑搜索算法和模糊邏輯法來確定到達目的地的多條可能路徑，然后從中篩選出最短的無碰撞路徑。最后，AI將規(guī)劃好的路徑發(fā)送到磁場發(fā)生器，磁場發(fā)生器再以磁場的方式來引導(dǎo)智能微型車沿著路徑行駛。
AI是整個智能導(dǎo)航系統(tǒng)的核心。當(dāng)智能微型車因為噪音的存在偏離了規(guī)劃路徑時，它也能檢測到。在這種情況下，AI會測量誤差并引導(dǎo)微型智能車回到規(guī)劃路徑上。
這種微型智能車將被主要應(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用相機感知了癌細胞、紅細胞和混合細胞，并通過其大小和形狀的差異區(qū)分了它們。然后，讓AI將腫瘤細胞作為目標，其他細胞作為障礙物，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說道。在未來，這些科學(xué)家們希望研發(fā)出更先進的微型智能車，具有自主制動、巡航控制、車道保持等功能，同時還能與環(huán)境互動。
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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