新技術讓納米機器人也能「自動駕駛」

在一項新的研究中，科學家們已經開發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」在生物醫學領域具有潛在的應用前景，比如向腫瘤細胞運送藥物時能夠避開健康細胞。

?2017 American Chemical Society

由中國哈爾濱工業大學的Longqiu Li和美國加利福尼亞大學聖地亞哥分校的Joseph Wang所領導的科學家們，已經在最新一期的《ACS Nano》上發表了一篇有關這些「智能微型車」的論文。

「我們已經能夠將人工智慧嵌入到微型/納米機器人中了。」Li告訴Phys.org的記者：「我們為這些智能微型車引入了精確的自主導航系統，使得它們能夠通過最優路徑規劃在複雜多變的環境中行駛。與那些大型的自動駕駛車輛一樣，智能微型車的自主導航系統在動態環境中也必須進行無碰撞運動。」

迄今為止，微型或納米機器都只能使用閉環控制系統的導航，這種機器只能沿著設定好的路徑移動。而智能微型車是第一個能夠在複雜多變的環境(比如一個由微型機器組成的微型交通網)中自動導航的微型機器。

自動導航過程包括三個主要步驟。首先，一個連接在顯微鏡上的CCD相機拍攝照片並將其發送到特徵提取處理器，接著處理器會識別環境中的障礙並構建環境地圖。在地圖被發送到AI後，AI會使用路徑搜索演算法和模糊邏輯法來確定到達目的地的多條可能路徑，然後從中篩選出最短的無碰撞路徑。最後，AI將規劃好的路徑發送到磁場發生器，磁場發生器再以磁場的方式來引導智能微型車沿著路徑行駛。

AI是整個智能導航系統的核心。當智能微型車因為噪音的存在偏離了規劃路徑時，它也能檢測到。在這種情況下，AI會測量誤差並引導微型智能車回到規劃路徑上。

這種微型智能車將被主要應用在生物醫學領域，例如疾病診斷、藥物輸送、精密手術等。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，並通過其大小和形狀的差異區分了它們。然後，讓AI將腫瘤細胞作為目標，其他細胞作為障礙物，並據此規划了路徑。

「我們想將這些微型機器應用於生物醫學領域以及納米操縱領域。」Li說道。在未來，這些科學家們希望研發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，同時還能與環境互動。

本文譯自 phys，由譯者 Lough 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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