Essaims de robots microscopiques pour une livraison médicale précise
Des chercheurs de l’Université du Texas aux États-Unis se sont inspirés du comportement de troupeaux dans les écosystèmes naturels pour fabriquer des « essaims intelligents » de robots microscopiques pouvant travailler collectivement pour accomplir des tâches spécifiques, notamment la livraison de médicaments à l’intérieur du corps.
Les essaims de robots avec une nouvelle caractéristique
Les chercheurs ont présenté cette innovation pour la première fois dans un article de recherche publié l’année dernière dans la revue « Advanced Materials », mais ont poussé les choses plus loin dans un nouvel article de recherche récemment publié dans la revue « Science Advances ». Ils ont attribué aux essaims de robots une nouvelle caractéristique appelée « adaptation temporelle retardée », un concept qui ajuste dynamiquement le timing des actions ou des réponses en fonction des conditions environnementales changeantes.
Le secret de l’adaptation temporelle retardée
Le succès de la mise en œuvre de cette technologie réside dans la manière dont les robots ont été fabriqués. L’ensemble du processus de fabrication des robots à partir de billes de silice revêtues de matériaux spécifiques les rendant réactives à la lumière et à la chaleur, en combinaison avec d’autres techniques mises en place par les chercheurs pour réaliser un retard temporel adaptatif selon les étapes suivantes :
- Le revêtement et la préparation des billes de silice avec des matériaux spécifiques qui réagissent aux stimuli externes – tels que la lumière et la chaleur – les poussent de manière contrôlée, formant le mécanisme de propulsion de base pour le mouvement et la réponse des robots.
- Lorsque les robots se déplacent, ils interagissent avec leur environnement, offrant des mécanismes de retour d’information – tels que la détection des changements de température ou la détection des obstacles – fournissant en temps réel des informations sur les zones environnantes de chaque robot.
- Un programme analyse continuellement les données des retours de l’environnement et identifie les modèles ou les changements dans l’environnement nécessitant une réponse de la part des robots.
- Le programme de contrôle des réactions ajuste dynamiquement le temps de réponse de chaque robot en fonction des données analysées, et en cas de changement rapide ou inattendu de l’environnement, les robots retardent leurs réponses pour assurer une réaction coordonnée.
- En intégrant l’adaptation temporelle retardée, les robots participent à la prise de décision collective, et au lieu que chaque robot agisse de manière indépendante, il synchronise ses réponses pour améliorer son comportement collectif.
- La caractéristique de retard temporel adaptatif améliore les performances de l’essaim de robots, leur permettant de répondre efficacement à divers environnements tout en maintenant la cohésion et l’efficacité en tant que groupe.
- Les robots ajustent en permanence leurs temps de réponse en fonction des retours continus de l’environnement, assurant une adaptation efficace à travers des conditions environnementales dynamiques et incertaines.
Les expériences en laboratoire ont montré que les robots qui se déplacent en essaims peuvent travailler efficacement dans des environnements difficiles et complexes tels que la circulation sanguine.
Des expériences en laboratoire ont démontré que les robots se déplaçant en essaims peuvent fonctionner efficacement dans des environnements difficiles et complexes comme le système sanguin.
Quelle suite après la validation du concept ?
Les chercheurs ont réussi à valider le concept du fonctionnement des robots en essaim en laboratoire. La prochaine étape consistera à réaliser des expériences dans une solution liquide stationnaire, puis ils tenteront de reproduire le comportement dans un liquide fluide, pour ensuite le reproduire à l’intérieur d’un organisme vivant.
Le professeur du programme de sciences et d’ingénierie des matériaux de l’Université du Texas, Zihan Chen, a déclaré dans un communiqué sur le site Web de l’université : « Nous avons hâte de réaliser un succès qui contribuera à surmonter les problèmes auxquels font face les nano-robots individuels, qui luttent pour se déplacer efficacement dans des environnements difficiles et complexes comme la circulation sanguine ». Il a ajouté que « le mouvement collectif peut les aider à naviguer de manière plus optimale dans un environnement complexe, à atteindre leur objectif efficacement et à éviter les obstacles ou les menaces ».