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硅谷風雲

超微型智能機器人問世 體積僅螞蟻腳長1/4

【2022年09月30日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌綜合報導)人們時常在科幻電影中看到納米機器人,但現實的科技跟科幻還有著一定距離。不過,最近康納爾大學研發出一種長度只有小螞蟻的腳長(1毫米)的四分之一的微型機器人,可執行較為複雜的指令和工作。

美國康奈爾大學(Cornell University)的一個研究團隊9月21日在《科學》雜誌上發表這個新的微型機器人研製報告。這種機器人體長在100微米(μm)到250微米之間,寬度只有兩根頭髮絲那麼粗。其中「大腦」部分是一塊含有金屬氧化物半導體(CMOS)微電子系統,內含一個專用的IC晶片,裡面由一千個晶體管、一組二極管及電阻和電容組成,並使用矽光伏(PV)系統,讓它能以光作為供電來源。

報告中提到,雖然以前研製出的微型機器人可以爬行、游泳、行走和折疊,但它們像是提線木偶一般,需要有「繩子」來操控。為了讓它們產生運動,需要用電線提供電力。而這款剛研製出的微型機器人則不需要「繩子」。

集成的CMOS電路能夠產生信號,該信號產生一系列相移的方波頻率,藉由其方波頻率設定機器人的步態(走路頻率)。另外,微型機器人的腳採用鉑金屬薄層(7納米左右)製成,上面還覆蓋了一層鈦金屬薄(2納米左右)。

這款機器人同時採用模塊化製作,方便未來能夠創建有更複雜功能的新一代微型機器人。康乃爾團隊產出的機器人總體良率為50%,製作工藝包括13層光刻、12次蝕刻和11次的沉積,以及採用10種不同材料,高度只有15微米。

這款微型機器人又稱作「螞蟻微型機器人」(Antbots)。它模仿螞蟻的三腳架步移動方式走路,即一側的兩隻腳和另一側的一隻腳進行移動,且能夠以每秒12微米的平均速度前行,瞬間的移動速度可達每秒50微米。

除此之外,研究團隊還利用CMOS電子設備構建了另外一種微型機器「狗」。該機器狗使用約1,500個晶體,除了先前的電路組件之外,還加了光接收器、解碼器和命令檢查器,同時使用自製的Python腳本,對其發出命令。

這些機器狗人大約能夠執行200種不同的簡單命令,且可以透過光學(光照)的方式對其下達加速的指令,並改變它的步伐速度。

報告中還提到,新一代機器人為未來微型機器人的發展奠定了基礎,可廣泛用於醫學治療,包括追蹤細菌、感應化學物質、投遞標靶藥物、破壞污染物、進行顯微的外科手術,去除血管中的血塊,或者身體上的癌細胞等。

該研究團隊的電氣和電腦工程副教授柯恩(Itai Cohen)對康奈爾大學的《康奈爾紀事周刊》(Cornell Chronicle)表示,「最終,我們能夠向機器人發出指令,而機器人會告知我們關於它所處的環境狀況,從而形成一種雙向的訊息溝通。」

此外,該項目的主要研究人員雷諾茲(Michael Reynolds)博士表示,「它們具有高度的可編程性,不僅集成了執行器,還集成了感應器,是真正複雜且功能強大的微型機器人。」

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社會廣角

美猶他州沙漠發現大批1.2萬年前人類足跡

【2022年08月08日訊】(記者張雨霏編譯報導)日前,美國康奈爾大學一個科研小組在猶他州大鹽湖沙漠的一個考古遺址意外發現了大約88個人類腳印化石,經初步調查證實,這些神祕的足跡是1.2萬年前冰河時代的一群成人和兒童在淺水中行走時留下的。
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7月初,康奈爾大學研究員厄本(Thomas Urban)和杜克(Daron Duke)驅車前往美國空軍猶他州測試和訓練場(UTTR)範圍內一處待考證的史前營地遺蹟,偶然發現了地面上出現的少量「幽靈腳印」(ghosts tracks),也就是當地面濕度條件合適時才會突然出現的痕跡。

厄本下車查看,驚覺這批腳印與他早前在新墨西哥州白沙國家公園調查的史前人類腳印極其相似,隨即展開調查。

厄本使用新穎的探地雷達技術對兩組可見腳印中的一組進行探測,這是一種非侵入性的調查地表下層的方法,結果發現了更多肉眼看不見的腳印。

通過探地雷達探測到的幾個腳印(Thomas Urban via Cornell University提供)

而來自遠西人類學研究小組(Far Western Anthropological Research Group)的杜克則仔細挖掘了其中一些腳印,進一步確認了這些「隱藏」足跡的存在,而且全都是打赤腳的,最終記錄下88個腳印,其中既有成人的腳印,也有5至12歲兒童留下的。

「與白沙國家公園的情況一樣,這些可見的『幽靈腳印』只是故事的一部分。我們通過雷達探測到了更多看不見的腳印。」厄本在康奈爾大學的一份新聞稿中說。

由於這片沙漠在一萬多年前形成,再結合0.8公里外的兩個冰河時代末期營地遺蹟,研究人員推測這些腳印的歷史可追溯至1.2萬年前的冰河時代。

值得一提的是,研究人員還在營地裡面發現了被燒焦一半的菸草種子,這可能是人類使用菸草的最早證據了。

厄本將這些腳印描述為「一個真正偶然的發現」。它們非常神祕,當水分恰到好處時,它們就會出現,當天氣條件不夠濕潤時,它們就會「消失」。

在猶他州測試和訓練場發現的腳印的細節(Cornell University提供)

猶他州約有33%的面積是沙漠,是僅次於內華達州的美國第二大乾旱州,但數千年前該地區是潮濕的,即使在上個冰河時代結束後冰川退去,該地區仍比今天更潮濕。

杜克解釋說,人們似乎一直在淺水中行走,水中的沙子很快就填滿了他們身後的腳印,但沙子下面的泥土卻使腳印完好無損。「這些成人和兒童的足跡可以讓我們更深入地了解更新世時期的人類家庭生活」。

幾十年來,人們普遍認為人類首次抵達北美是在1.3萬年至1.6萬年間,即在北美冰原融化打開移民路線之後。但是,科學家們2009年在新墨西哥州白沙國家公園發現的人類足跡證實,早期人類大約在2.3萬年前就已定居美洲大陸。

雖然猶他州的遺址沒有白沙國家公園那麼古老和大規模,但厄本說接下來可能還有更多的發現,該團隊表示他們將在不久的將來發布一份完整的研究報告。◇

(英文大紀元記者Michael Wing對本文有貢獻。)