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新技术让纳米机器人也能“自动驾驶”

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在一项新的研究中,科学家们已经开发出了自动驾驶汽车的微型版本:一个直径5微米的球形电机,这个电机能够通过自动导航的方式到达一个微型迷宫的出口。研究人员认为这些“智能微型车”在生物医学领域具有潜在的应用前景,比如向肿瘤细胞运送药物时能够避开健康细胞。
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©2017 American Chemical Society

由中国哈尔滨工业大学的Longqiu Li和美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Joseph Wang所领导的科学家们,已经在最新一期的《ACS Nano》上发表了一篇有关这些“智能微型车”的论文。
“我们已经能够将人工智能嵌入到微型/纳米机器人中了。”Li告诉Phys.org的记者:“我们为这些智能微型车引入了精确的自主导航系统,使得它们能够通过最优路径规划在复杂多变的环境中行驶。与那些大型的自动驾驶车辆一样,智能微型车的自主导航系统在动态环境中也必须进行无碰撞运动。”
迄今为止,微型或纳米机器都只能使用闭环控制系统的导航,这种机器只能沿着设定好的路径移动。而智能微型车是第一个能够在复杂多变的环境(比如一个由微型机器组成的微型交通网)中自动导航的微型机器。
自动导航过程包括三个主要步骤。首先,一个连接在显微镜上的CCD相机拍摄照片并将其发送到特征提取处理器,接着处理器会识别环境中的障碍并构建环境地图。在地图被发送到AI后,AI会使用路径搜索算法和模糊逻辑法来确定到达目的地的多条可能路径,然后从中筛选出最短的无碰撞路径。最后,AI将规划好的路径发送到磁场发生器,磁场发生器再以磁场的方式来引导智能微型车沿着路径行驶。
AI是整个智能导航系统的核心。当智能微型车因为噪音的存在偏离了规划路径时,它也能检测到。在这种情况下,AI会测量误差并引导微型智能车回到规划路径上。
这种微型智能车将被主要应用在生物医学领域,例如疾病诊断、药物输送、精密手术等。在演示中,研究人员让微型智能车用相机感知了癌细胞、红细胞和混合细胞,并通过其大小和形状的差异区分了它们。然后,让AI将肿瘤细胞作为目标,其他细胞作为障碍物,并据此规划了路径。
“我们想将这些微型机器应用于生物医学领域以及纳米操纵领域。”Li说道。在未来,这些科学家们希望研发出更先进的微型智能车,具有自主制动、巡航控制、车道保持等功能,同时还能与环境互动。
本文译自 phys,由译者 Lough 基于创作共用协议(BY-NC)发布。

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已有(1)人评论

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望树 发表于 2018-10-24 11:09:44
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