Fantastic Voyage on yksi tieteiselokuvan ikonisimmista tarinoista. Vuoden 1966 Hollywood-klassikossa sukellusvene miehistöineen kutistetaan mikroskooppisen pieneksi ja lähetetään ihmisen verenkiertoon pelastamaan potilaan henki. Nimellä Matka Ihmiskehoon suomennettu elokuva teki ajatuksesta, jossa koneet liikkuvat ihmiskehon sisällä ja suorittavat täsmällisiä tehtäviä, osan populaarikulttuuria – mutta pitkään se pysyi puhtaana fiktiona.
Ajatus oli kiehtova, mutta teknisesti mahdoton. Elektroniikka oli liian suurta, energianhallinta liian kömpelöä ja liikkuminen mikroskooppisessa mittakaavassa käytännössä ratkaisematon ongelma. Ihmiskehon sisäinen maailma muistuttaa enemmän tervaa kuin vettä, kun mittakaava pienenee bakteerien tasolle.
Nyt tämä on muuttunut.
Yhdysvalloissa University of Pennsylvania ja University of Michigan ovat esitelleet maailman pienimmät täysin ohjelmoitavat ja autonomiset mikrorobotit. Ne ovat vain noin 0,2 × 0,3 × 0,05 millimetrin kokoisia. Ne ovat juuri ja juuri paljain silmin nähtävissä.
Kyse ei ole yksinkertaisista mikrorakenteista, vaan roboteista, joilla on aivot, aistit ja liike. Ne pystyvät mittaamaan lämpötilaa, tekemään paikallisia päätöksiä ja muuttamaan liikerataansa ympäristön perusteella. Robotit liikkuvat vedessä sähkökenttien avulla. Ne eivät potki tai pyöri, vaan siirtävät ympäröivää nestettä elektrokineettisesti eli ilman liikkuvia osia. Tämä tekee niistä poikkeuksellisen kestäviä ja pitkäikäisiä.
Laskenta perustuu Michiganin kehittämään M3-mikrotietokoneeseen, joka toimii noin 75 nanowatin teholla. Energia kerätään pienistä aurinkokennoista, jotka samalla toimivat optisina vastaanottimina. Robotit voidaan myös ohjelmoida valopulsseilla, joko yksittäin tai ryhmänä. Jokaisella robotilla on oma tunnisteensa, mikä mahdollistaa eriytetyt tehtävät parvessa.
Tutkimuksessa robotit on varustettu lämpötila-antureilla, jotka kykenevät noin kolmen kymmenyksen asteen tarkkuuteen. Ne voivat liikkua kohti lämpimämpiä alueita ja raportoida mittauksensa liikkeen avulla, tutkijoiden mukaan hieman mehiläisten “tanssikielen” tapaan. Tulevaisuudessa mukaan voidaan lisätä uusia antureita, nopeampaa liikkumista ja monimutkaisempaa ohjelmointia.
Sovellukset ulottuvat lääketieteestä mikrorakenteiden valmistukseen. Kun robotti on solujen kokoluokkaa, se voi toimia mittaajana ja toimijana ympäristöissä, joihin perinteiset anturit tai instrumentit eivät koskaan pääse.
Se, mikä vielä 1960-luvulla vaati Hollywood-lavasteet ja mielikuvituksen, on nyt toteutettu siruilla, aurinkokennoilla ja sähkökentillä. Klassinen scifi-idea ei ole enää elokuvajuoni. Se on toimivaa teknologiaa.
Litiumioniakkujen suorituskyky ja käyttöikä eivät riipu pelkästään itse kennosta, vaan ratkaisevassa roolissa on myös laturi. Väärä lataus voi heikentää kapasiteettia, lyhentää elinikää tai pahimmillaan vaarantaa turvallisuuden. Oikein valittu laturi ja latausstrategia taas varmistavat, että akku toimii luotettavasti vuodesta toiseen – ja jopa kymmeniä prosentteja pidempään.