Впервые продемонстрирована автономная навигация микророботов в сложных потоках

Впервые исследователи из Лейпцигского университета продемонстрировали, что крошечные синтетические микроплавательные аппараты способны воспринимать окружающую среду непосредственно через форму собственного тела и автономно адаптироваться к быстро меняющимся

потокам жидкости. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, устанавливает новую парадигму для автономных микросистем, управление которыми надежно функционирует в сложных условиях, где обычные датчики выходят из строя. Это открывает новые перспективы для автономных медицинских микророботов, например,

для целенаправленной доставки лекарств в кровоток. Исследовательская группа под руководством профессора Франка Чихоса из группы молекулярной нанофотоники Института физики мягкой материи имени Питера Дебая при Лейпцигском университете использовала обучение с подкреплением — подход машинного обучения — для управления микроплавающими частицами, перемещающимися в

сложных потоковых полях. Микроскопические частицы обучались успешным стратегиям навигации с помощью алгоритмов, даже несмотря на отсутствие прямой сенсорной информации о потоках, противодействующих их движению. Поскольку каждое движение частиц уже несло в себе сигнатуру окружающего потока, их собственные тела служили датчиками и, следовательно, основой данных для алгоритма.

Профессор Чихос подчеркивает: «Эта работа объединяет биологическое вдохновение и практическое применение. Подвижные микроорганизмы эволюционировали на протяжении миллионов лет, используя свою физическую структуру для навигации. Теперь мы показываем, что машинное обучение может обнаруживать аналогичные стратегии в синтетических системах в экспериментально осуществимые

сроки». Физика превращается в систему обучения и принятия решений для микроплавателей Исследователи объединили частицы меламина, покрытые наночастицами золота — так называемые синтетические микроплавательные аппараты (радиусом около 1 микрометра) — с оптическим управлением в реальном времени и алгоритмами машинного обучения. Частицы приводятся в движение асимметричным лазерным излучением. В ходе обучения

они учатся достигать целевых мест, несмотря на гидродинамические возмущения, вызванные потоками, создаваемыми лазером. «Сами эксперименты были довольно сложными», — говорит доктор Диптабрата Пол, научный сотрудник Института Питера Дебая. «Нам нужно было добиться стабильного управления

в реальном времени, одновременно обучая алгоритм — по сути, мы учили микроплавателей, как себя вести во время навигации. Частицы подвергаются воздействию потоков, в четыре раза превышающих их собственную скорость движения, и тем не менее они учатся

успешно ориентироваться примерно за 50 тренировочных эпизодов». Ключевая идея заключается в том, что исследователи называют « воплощенным интеллектом » — принципе, согласно которому физические структуры и взаимодействие с окружающей средой могут служить вычислительными ресурсами для алгоритмов. Вместо того чтобы полагаться на

миниатюрные датчики и процессоры, динамика движения самих микроплавателей становится процессором информации. «Это принципиально отличается от нашего обычного представления о проектировании роботов», — объясняет доктор Пол. «Вместо того чтобы пытаться зафиксировать все данные с помощью датчиков, а затем вычислять ответы, для получения необходимой информации используется

физическое взаимодействие между телом и окружающей средой. Алгоритм обучения определяет, как считывать эту информацию и реагировать на нее». Автономные микросистемы без датчиков: новая парадигма Эта работа имеет важное значение для применений, в которых явное зондирование нецелесообразно или

невозможно. «Рассмотрим целенаправленную доставку лекарств в организм человека», — предлагает доктор Нико Шерф из Института когнитивных и нейробиологических наук им. Макса Планка. «Традиционные подходы основаны на предварительно запрограммированных реакциях или внешнем управлении, но физиологические потоки

сложны и непредсказуемы. Микророботы, обучающиеся на основе собственной динамики, потенциально могут автономно перемещаться внутри тела». Исследование также открывает новые возможности для роевой робототехники : множество микророботов могут демонстрировать коллективный воплощенный интеллект. «Мы находимся лишь в начале пути изучения того, что становится

возможным, когда мы рассматриваем физическое воплощение как вычислительный ресурс», — заключает доктор Пол. «Эта работа экспериментально демонстрирует этот принцип. Следующая задача — перенести эти идеи на более сложные среды и задачи».

Впервые продемонстрирована автономная навигация микророботов в сложных потоках

Сообщает android-robot.com

Новость из рубрики: Технологии и Hi-Tech

Поделиться новостью: Поделиться новостью в Facebook Поделиться новостью в Twittere Поделиться новостью в VK Поделиться новостью в Pinterest Поделиться новостью в Reddit

Топ Новости Недели

20:50, 01 Апр Когда высокотехнологичное оборудование останавливается: подробное руководство по ремонту промышленной электроники, диагностике сложных систем управления, обслуживанию производственных линий и будущему индустриальной автоматизации Современная промышленность невозможно представить без сложных электронных систем. Практически каждое производственное предприятие использует оборуд...

22:00, 01 Апр В России впервые применили вакцину от рака: как она работает? Российская вакцина от рака уже готова, и ее получил первый пациент. Источник изображения: gazeta.ru В России первый пациент получил отечественную пер...

17:22, 28 Мар Про ремонт стиральных машин с разбором причин неисправностей, методов диагностики, самостоятельного устранения поломок, профилактического обслуживания и влияния современных технологий на долговечность бытовой техники Стиральная машина является одним из самых востребованных бытовых приборов в современном доме. Она значительно упрощает повседневную жизнь, экономит в...

18:00, 01 Апр 49-летняя Анна Невская впервые стала матерью 49-летняя звезда сериала "Склифосовский" Анна Невская впервые стала мамой. Об этом она сама сообщила в своих соцсетях, показав первые фото из роддома...

12:00, 29 Мар Физики впервые измеряли короткоживущие радиоактивные молекулы Полученные параметры с помогут вычислить «округлость» электрона, расширить понимание симметрии в природ. Физики ядерно-физического комплекса ЦЕРН ИЗО...

00:00, 29 Мар Нейросеть впервые научилась вычислять ямы на дорогах России Искусственный интеллект систематизирует и анализирует большие объемы информации и сокращает время на принятие важных решений. Искусственный интеллект...

12:00, 27 Мар Fannie Mae впервые принимает биткоин как залог для ипотеки в США Американский ипотечный гигант Fannie Mae запустил программу, позволяющую использовать биткоин в качестве залога для первоначального взноса по ипотеке...

03:00, 27 Мар Пиво из воздуха: впервые создали напиток с CO2 из атмосферы Пиво Flow — первое в мире пиво, газированное углекислым газом, полученным непосредственно из воздуха. Крафтовая пивоварня из Калифорнии выпустила пив...

21:00, 19 Мар «Мейджор» по Counter-Strike впервые состоится в Азии Стало известно время и место проведения второго турнира серии «мейджор» по обновленному «шутеру» Counter-Strike 2 в следующем 2024-м году. Организато...

23:00, 20 Мар Хабиб впервые высказался о смерти Абдулманапа Нурмагомедова Мировое спортивное сообщество поддержало Хабиба Нурмагомедова. Хабиб Нурмагомедов с отцомФото: Instagram Сегодня Хабиб впервые после смерти отца выше...

20:00, 30 Мар Кроссовер российской марки Jeland впервые показали на фото Автомобиль продемонстрировали губернатору Санкт-Петербурга Александру Беглову, соответствующие кадры опубликовала городская администрация. Подготовка...

01:00, 29 Мар Михаил Галустян впервые вышел в свет с новой девушкой Михаил Галустян впервые вышел в свет с новой возлюбленной Лилией Киосе. Пара появилась на премьере фильма "Королёк моей любви", в котором актёр сыгра...

21:00, 21 Мар Apple впервые покажет складной iPhone. Что известно о новинке Американская компания представит первый складной iPhone на осенней презентации в сентябре 2026 года, следует из информации инсайдеров. Устройство, пр...

23:01, 31 Мар В России впервые за 25 лет начали массово закрываться магазины. Что происходит Количество торговых точек в стране сокращается — впервые с начала 2000-х годов. Только в Москве за год закрылись 4,5 тысячи магазинов, в Санкт-Петерб...

17:00, 23 Мар Новый Северус Снейп впервые высказался о травле в сети Британский актёр ганского происхождения Паапа Эссьеду, который в апреле прошлого года был утверждён на роль Северуса Снейпа в сериале по вселенной "Г...

00:00, 24 Мар УАЗ Hunter станет «Хантером». Впервые за всю историю модели её переименуют Ульяновский автозавод переводит название легендарного внедорожника на кириллицу. Hunter официально станет «Хантером» — впервые с момента появления мо...

01:00, 27 Мар Звезда "Сумерек" Тейлор Лотнер впервые станет отцом 34-летний Тейлор Лотнер, известный по роли Джейкоба в "Сумерках", и его супруга Тейлор Доум ждут первенца. Об этом пара сообщила в инстаграме*, опубл...

18:00, 01 Апр "Я делал всё возможное". Джиган впервые высказался о разводе с Оксаной Самойловой 40-летний рэпер Джиган (настоящее имя — Денис Устименко-Вайнштейн) впервые прокомментировал развод с Оксаной Самойловой. По словам артиста, им удалос...

13:00, 20 Мар «Обязан любить»: Певица Мари Краймбрери впервые о личной жизни Марина одна из самых загадочных исполнительниц России. Девушку долгое время подозревали в отношениях с певицей Ёлкой. Фото: Мари Краймбрери в интервь...

17:00, 03 Апр Средняя зарплата в России превысила 100 тысяч рублей. Это случилось впервые Средняя начисленная зарплата в России по итогам 2025 года достигла 100 360 рублей в месяц. Страна впервые преодолела психологическую отметку в 100 ты...

23:00, 02 Апр Звезда фильма "Грешники" Хейли Стайнфелд впервые стала матерью Звезда фильма "Грешники" Хейли Стайнфелд впервые стала матерью. 29-летняя актриса и её муж, игрок в американский футбол Джош Аллен, сами объявили о р...

01:00, 20 Мар "Глобальная травма для семьи". Сын Фёдора и Светланы Бондарчук впервые рассказал о сестре с ДЦП 34-летний сын Фёдора и Светланы Бондарчук Сергей впервые подробно рассказал о младшей сестре Варваре, которой в раннем детстве поставили диагноз ДЦП....

20:00, 31 Мар Россия впервые за 20 лет нашла новые запасы лития. Металл нужен для высоких технологий Россия открыла новые запасы лития — впервые более чем за 20 лет. Об этом заявил вице-премьер Дмитрий Патрушев на заседании коллегии Федерального аген...

08:00, 28 Мар 55-летняя Дениз Ричардс впервые вышла в свет после нашумевшей подтяжки лица Дениз Ричардс впервые появилась на публике после того, как откровенно рассказала о перенесённой пластической операции. 55-летняя актриса посетила мер...

06:00, 03 Апр «Период — блинно-банно ремонтный»: Мария Кончаловская впервые рассказала о новом возлюбленном Дочь режиссера Егора Кончаловского и актрисы Любови Толкалиной Мария снова влюблена. 24-летняя художница и актриса с легкостью вспоминает недавний ра...

23:00, 02 Апр "Осознанное решение". Впервые ставшая матерью в 49 лет Анна Невская ответила на критику позднего материнства 49-летняя звезда сериала "Склифосовский" Анна Невская, которая впервые стала мамой две недели назад, рассказала о рождении сына и ответила на критику...

14:00, 31 Мар Нелли Фуртадо впервые вышла в свет после завершения карьеры на фоне критики её фигуры Нелли Фуртадо, которая минувшей осенью объявила об уходе со сцены на фоне критики её фигуры, впервые после этого вышла на красную дорожку. 47-летняя ...

18:00, 26 Мар Юные исполнители главных ролей в новом сериале про Гарри Поттера впервые вышли на красную дорожку Юные исполнители ролей Гарри Поттера, Гермионы Грейнджер и Рона Уизли в новой экранизации "Гарри Поттера" впервые официально вместе вышли в свет. Это...

11:00, 26 Мар Samsung Galaxy Z Fold Wide показали впервые. Новый формат намекает на будущий iPhone Fold, но всё не так просто Как известно, Samsung готовит в этом году сразу два складных смартфона в формате «фолд»: классический Samsung Galaxy Z Fold 8 и более необычный Galax...