Nel 2002, Michael Crichton immaginò nel suo romanzo “Prey” uno sciame di nanoparticelle autoreplicanti, programmate con intelligenza distribuita, che fuggono dal laboratorio, si evolvono imparando dal loro ambiente e diventano una minaccia predatoria.

La scienza reale di oggi, come i microrobot del 2026 descritti di seguito, è più vicina ai veri microrobot autonomi che nuotano nei liquidi, percepiscono l’ambiente circostante e collaborano in gruppo, proprio come gli sciami di nanobot descritti da Crichton.

“Prey” è un monito su ciò che potrebbe andare storto se sottovalutassimo i rischi delle tecnologie emergenti come l’intelligenza artificiale distribuita, l’autoassemblaggio e la robotica di sciame. Crichton era in anticipo sui tempi e oggi, con questi progressi reali, quel libro è ancora più potente.

Sappiamo che la scienza nei progetti militari segreti della DARPA è molto più avanzata di quanto ci venga fatto credere.

Scienziati creano robot più piccoli di un granello di sale che possono pensare

I ricercatori hanno creato ROB

Data:
6 gennaio 2026

Fonte:
University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science

Riassunto:

I ricercatori hanno creato robot microscopici così piccoli da essere a malapena visibili, ma abbastanza intelligenti da percepire l’ambiente, prendere decisioni e muoversi in modo completamente autonomo. Alimentati dalla luce e dotati di minuscoli computer, i robot nuotano manipolando campi elettrici anziché utilizzando parti mobili. Sono in grado di rilevare cambiamenti di temperatura, seguire percorsi programmati e persino collaborare in gruppi. Questa svolta rappresenta i primi robot veramente autonomi a questa scala microscopica.Un microrobot, completamente integrato con sensori e computer, abbastanza piccolo da stare in equilibrio sul bordo di un’impronta digitale. Credito: Marc Miskin, University of Pennsylvania (Inserto: Un microrobot su una moneta da un centesimo USA, per mostrare la scala. Credito: Michael Simari, University of Michigan)I ricercatori dell’Università della Pennsylvania e dell’Università del Michigan hanno costruito i più piccoli robot autonomi completamente programmabili mai creati. Queste macchine microscopiche possono nuotare nei liquidi, percepire l’ambiente circostante, rispondere in modo indipendente, funzionare per mesi e costare circa un centesimo ciascuna per la produzione.Ogni robot è a malapena visibile senza ingrandimento, con dimensioni di circa 200 x 300 x 50 micrometri. Questo li rende più piccoli di un granello di sale. Poiché operano alla stessa scala di molti microrganismi viventi, i robot potrebbero un giorno aiutare i medici a monitorare singole cellule o assistere gli ingegneri nell’assemblaggio di dispositivi minuscoli utilizzati nella produzione avanzata.Alimentati interamente dalla luce, i robot contengono computer microscopici che permettono loro di seguire percorsi programmati, rilevare cambiamenti di temperatura locali e adattare il movimento in risposta.Il lavoro è stato pubblicato su Science Robotics e Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). A differenza delle precedenti macchine minuscole, questi robot non dipendono da fili, campi magnetici o controlli esterni. Questo li rende i primi robot veramente autonomi e programmabili a una scala così piccola.”Abbiamo creato robot autonomi 10.000 volte più piccoli”, afferma Marc Miskin, Professore Assistente in Ingegneria Elettrica e dei Sistemi alla Penn Engineering e autore senior degli articoli. “Questo apre una scala completamente nuova per i robot programmabili.”

Perché rimpicciolire i robot è stato così difficile

L’elettronica è diventata progressivamente più piccola negli ultimi decenni, ma la robotica non ha seguito la stessa traiettoria. Secondo Miskin, l’indipendenza a dimensioni inferiori a un millimetro è rimasta una sfida irrisolta. “Costruire robot che operino in modo indipendente a dimensioni inferiori a un millimetro è incredibilmente difficile”, dice. “Il campo è rimasto sostanzialmente bloccato su questo problema per 40 anni.”A scale quotidiane, il movimento è influenzato da forze come la gravità e l’inerzia, che dipendono dal volume di un oggetto. A dimensioni microscopiche, invece, dominano le forze legate alla superficie. La resistenza e la viscosità diventano schiaccianti, cambiando drasticamente il funzionamento del movimento. “Se sei abbastanza piccolo, spingere nell’acqua è come spingere nella pece”, spiega Miskin. A causa di questo cambiamento nella fisica, i design robotici convenzionali falliscono. Braccia o gambe minuscole tendono a rompersi facilmente e sono estremamente difficili da fabbricare. “Gambe e braccia molto piccole si rompono facilmente”, spiega Miskin. “Sono anche molto difficili da costruire.”Per superare queste limitazioni, i ricercatori hanno sviluppato un modo completamente nuovo per far muovere i robot, che funziona in armonia con la fisica del mondo microscopico invece di contrastarla.

Come nuotano i robot microscopici

I pesci e altri nuotatori grandi si muovono spingendo l’acqua all’indietro, generando moto in avanti grazie alla Terza Legge di Newton. I robot minuscoli adottano un approccio molto diverso.Invece di piegarsi o flettersi, i robot generano un campo elettrico che spinge delicatamente particelle cariche nel liquido circostante. Mentre quegli ioni si muovono, trascinano con sé le molecole d’acqua vicine, creando efficacemente movimento nel fluido intorno al robot. “È come se il robot fosse in un fiume in movimento”, dice Miskin, “ma è anche il robot a far muovere il fiume.”Regolando questo campo elettrico, i robot possono cambiare direzione, seguire percorsi complessi e persino coordinare i movimenti in gruppi che ricordano banchi di pesci. Possono raggiungere velocità fino a una lunghezza del corpo al secondo.Poiché questo metodo di nuoto utilizza elettrodi senza parti mobili, i robot sono straordinariamente resistenti. Secondo Miskin, possono essere trasferiti ripetutamente tra campioni con una micropipetta senza subire danni. Alimentati dalla luce di un LED, i robot sono in grado di continuare a nuotare per mesi.

Integrare l’intelligenza in un corpo microscopico

La vera autonomia richiede più del semplice movimento. Un robot deve anche essere in grado di percepire l’ambiente, prendere decisioni e alimentarsi da solo. Tutti questi componenti devono stare su un chip di una frazione di millimetro. Questa sfida è stata affrontata dal team di David Blaauw all’Università del Michigan.Il laboratorio di Blaauw detiene già il record per aver creato il computer più piccolo del mondo. Quando Blaauw e Miskin si sono incontrati cinque anni fa durante una presentazione della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), hanno subito realizzato che le loro tecnologie si completavano a vicenda. “Abbiamo visto che il sistema di propulsione della Penn Engineering e i nostri minuscoli computer elettronici erano fatti l’uno per l’altro”, dice Blaauw. Tuttavia, trasformare quell’idea in un robot funzionante ha richiesto cinque anni di sviluppo.Uno dei maggiori ostacoli è stato l’alimentazione. “La sfida principale per l’elettronica”, afferma Blaauw, “è che i pannelli solari sono minuscoli e producono solo 75 nanowatt di potenza. Si tratta di oltre 100.000 volte meno di quanto consuma uno smartwatch.” Per far funzionare il sistema, il team ha progettato circuiti specializzati che operano a tensioni estremamente basse, riducendo il consumo energetico di oltre 1000 volte. Anche lo spazio era un vincolo significativo. I pannelli solari occupano la maggior parte della superficie del robot, lasciando pochissimo posto per l’hardware di calcolo. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno ridisegnato il funzionamento del software del robot. “Abbiamo dovuto ripensare completamente le istruzioni del programma del computer”, spiega Blaauw, “condensando ciò che convenzionalmente richiederebbe molte istruzioni per il controllo della propulsione in una singola istruzione speciale, per ridurre la lunghezza del programma e farlo entrare nello spazio di memoria minuscolo del robot.”

Robot che percepiscono e comunicano

Insieme, questi progressi hanno prodotto quello che i ricercatori ritengono essere il primo robot sub-millimetrico in grado di prendere decisioni reali. Per quanto ne sanno, nessuno aveva precedentemente inserito un computer completo con processore, memoria e sensori in un robot così piccolo. Questo risultato permette ai robot di percepire l’ambiente e rispondere in modo indipendente.I robot includono sensori elettronici di temperatura in grado di rilevare cambiamenti fino a un terzo di grado Celsius. Questa capacità permette loro di muoversi verso regioni più calde o di segnalare valori di temperatura che possono indicare l’attività cellulare, offrendo un modo per monitorare singole cellule.Comunicare queste misurazioni ha richiesto una soluzione creativa. “Per riportare le loro misurazioni di temperatura, abbiamo progettato un’istruzione speciale per il computer che codifica un valore, come la temperatura misurata, nei movimenti oscillanti di una piccola ‘danza’ che il robot esegue”, dice Blaauw. “Noi osserviamo questa danza al microscopio con una telecamera e decodifichiamo dai movimenti ciò che i robot ci stanno dicendo. È molto simile a come le api comunicano tra loro.”La stessa luce che alimenta i robot viene utilizzata anche per programmarli. Ogni robot ha un indirizzo unico, permettendo ai ricercatori di caricare istruzioni diverse su unità diverse. “Questo apre una serie di possibilità”, aggiunge Blaauw, “con ogni robot che potenzialmente svolge un ruolo diverso in un compito congiunto più ampio.”

Una piattaforma per future macchine microscopiche

I robot attuali sono solo il punto di partenza. Le versioni future potrebbero eseguire programmi più avanzati, muoversi più velocemente, includere sensori aggiuntivi o funzionare in ambienti più ostili. I ricercatori hanno progettato il sistema come una piattaforma flessibile, combinando un metodo di propulsione robusto con elettronica che può essere prodotta a basso costo e adattata nel tempo.”Questo è davvero solo il primo capitolo”, dice Miskin. “Abbiamo dimostrato che si può inserire un cervello, un sensore e un motore in qualcosa di quasi troppo piccolo per essere visto, e farlo sopravvivere e funzionare per mesi. Una volta che hai questa base, puoi aggiungere tutti i tipi di intelligenza e funzionalità. Apre la porta a un intero nuovo futuro per la robotica a scala micro.”La ricerca è stata condotta presso la University of Pennsylvania (Penn) School of Engineering and Applied Science, Penn School of Arts & Sciences e il Department of Electrical Engineering and Computer Science dell’Università del Michigan. I finanziamenti provengono dalla National Science Foundation (NSF 2221576), dall’Ufficio del Presidente dell’Università della Pennsylvania, dall’Air Force Office of Scientific Research (AFOSR FA9550-21-1-0313), dall’Army Research Office (ARO YIP W911NF-17-S-0002), dalla Packard Foundation, dalla Sloan Foundation e dal programma NSF National Nanotechnology Coordinated Infrastructure (NNCI-2025608), che supporta il Singh Center for Nanotechnology, insieme a Fujitsu Semiconductors.Altri co-autori includono Maya M. Lassiter, Kyle Skelil, Lucas C. Hanson, Scott Shrager, William H. Reinhardt, Tarunyaa Sivakumar e Mark Yim dell’Università della Pennsylvania, e Dennis Sylvester, Li Xu e Jungho Lee dell’Università del Michigan.

Fonte della notizia: Materiali forniti dalla University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science. Nota: Il contenuto potrebbe essere stato modificato per stile e lunghezza.

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Riferimento giornalistico: Maya M. Lassiter, Jungho Lee, Kyle Skelil, Li Xu, Lucas Hanson, William H. Reinhardt, Dennis Sylvester, Mark Yim, David Blaauw, Marc Z. Miskin. Microscopic robots that sense, think, act, and compute. Science Robotics, 2025; 10 (109) DOI: 10.1126/scirobotics.adu8009

FONTE https://www.sciencedaily.com/releases/2026/01/260105165815.htm?utm_source=substack&utm_medium=email

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