(Phys.org)—In un nuovo studio, gli scienziati hanno sviluppato la versione in microscala dei veicoli a guida autonoma:un micromotore sferico da 5 μm che si fa strada autonomamente attraverso il microtraffico lungo un microlabirinto per raggiungere la sua destinazione finale. I ricercatori si aspettano che questi "microveicoli intelligenti" abbiano potenziali applicazioni in attività biomediche, come la somministrazione di farmaci alle cellule tumorali evitando le cellule sane.

Gli scienziati, guidato da Longqiu Li presso l'Harbin Institute of Technology in Cina, e Joseph Wang dell'Università della California a San Diego negli Stati Uniti, hanno pubblicato un articolo sui microveicoli intelligenti in un recente numero di ACS Nano .

"Abbiamo incorporato l'intelligenza artificiale in un micro/nanorobot, "Li ha detto Phys.org . "Introduciamo un microveicolo intelligente per una navigazione autonoma precisa in ambienti complicati e che cambiano dinamicamente attraverso una pianificazione ottimale del percorso. Simile alle loro controparti di veicoli di grandi dimensioni, la navigazione autonoma dei microveicoli comporta un movimento senza collisioni in ambienti dinamici."

Fino ad ora, le micro e nanomacchine sono state limitate alla navigazione che utilizza un sistema di controllo a circuito chiuso, in cui le macchine possono muoversi solo lungo un percorso predefinito. Il nuovo studio segna la prima dimostrazione di micromacchine in grado di navigare autonomamente in complessi, ambienti che cambiano dinamicamente, come quelli con altre micromacchine in movimento.

Il processo di navigazione autonoma si compone di tre fasi principali. Una telecamera CCD collegata a un microscopio scatta foto e le invia a un processore di estrazione delle caratteristiche, che individua gli ostacoli e costruisce una mappa dell'ambiente. La mappa viene quindi inviata come input a un pianificatore di intelligenza artificiale (AI), che utilizza un algoritmo di ricerca del percorso e un approccio di logica fuzzy per determinare il percorso più breve senza collisioni tra più percorsi possibili verso la destinazione. Il pianificatore AI invia quindi queste indicazioni di viaggio a un generatore di campo magnetico, che orienta un campo magnetico in modo da guidare il microveicolo lungo il percorso privo di collisioni.

Il pianificatore AI, che è il cuore del sistema di navigazione intelligente, può anche rilevare quando il microveicolo devia dal suo percorso pianificato, che può verificarsi a causa della presenza di rumore. In questi casi, il pianificatore AI può misurare contemporaneamente l'errore e riportare il microveicolo sul percorso.

Una delle principali applicazioni di questo tipo di microveicolo intelligente può essere nel campo biomedico per compiti come la diagnostica di malattie, consegna farmaci, e chirurgia di precisione. Dimostrare, i ricercatori hanno dimostrato che il microveicolo può utilizzare la telecamera per rilevare e distinguere le cellule tumorali, globuli rossi, e cellule miste, riconoscendo le differenze nella loro dimensione e forma. Il pianificatore AI considera quindi le cellule cancerose come bersagli e le altre cellule come ostacoli, e pianifica un percorso di conseguenza.

"Vogliamo applicare i sistemi micro/nanorobotici nel campo delle operazioni biomediche e della manipolazione su nanoscala, " disse Li.

Nel futuro, gli scienziati hanno in programma di sviluppare microveicoli autonomi più sofisticati, con caratteristiche come la frenata autonoma, "regolazione automatica della velocità, mantenimento della corsia, e la capacità di interagire con l'ambiente.

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