Исследования Марса раз за разом подтверждают, что на его поверхности есть вода и схожий с земным грунт. Эти данные позволяют надеяться, что в ближайшем будущем человечество начнет осваивать Красную планету. Однако первыми колонистами наверняка станут не люди, а многочисленные группы миниатюрных роботов. Подобно термитам, они создадут из имеющихся на планете материалов дома для поселенцев-людей. По крайней мере так видит колонизацию Марса инженер-робототехник из Университета Карлсруэ (University of Karlsruhe, Германия) Марк Шимански (Marc Szymanski).

«Миниатюрные роботы могут работать в коллективе, исследуя планету. Мы знаем, что там есть вода и пыль, так что дополнительно им потребуется только что-то вроде клея, чтобы создавать постройки, такие как дома для ученых. Большие группы роботов особенно удобны в ситуациях, когда требуется много рабочей силы. Если один робот работает неисправно или поврежден, это не повлияет на выполнение задания, потому что другой робот просто займет его место», — рассказывает Шимански.

Университет Карлсруэ, Университет Штутгарта и еще восемь европейских институтов сотрудничают в рамках проекта I-SWARM, организованного Европейским союзом. На самом деле это так называемый проект open-source: заинтересованные организации и индивидуальные исследователи могут подключиться к разработкам на любом этапе, разработки ведутся открыто, идеи обсуждаются на форуме.

Участники проекта должны создать технологию производства недорогих мини-роботов с коллективным интеллектом. Одни изучают поведение насекомых, другие разрабатывают программное обеспечение, третьи ищут технические и инженерные решения.

Самый большой успех проекта — робот «Жасмин» (Jasmine), о котором подробно рассказывается в видеоролике. Существует несколько вариантов робота для выполнения различных задач. «Жасмин» передвигается на колесиках. Поэтому он довольно громоздок (кубик со стороной около 2 см) и тяжел. А это значит, что для работы ему нужно много энергии: работает он на батарейке. Для удаленных миссий, например для работы на поверхности Марса, это неудобно, так как заряд батарейки ограничен.

Теперь участники проекта сосредоточили усилия на создании нового робота I-SWARM — тезки проекта. Уже появились первые прототипы.

Длина нового робота всего 3 мм. Передвигается он теперь не на колесах, а с помощью вибрации. Ячейка передвижения (locomotion unit), как называют основную движущую деталь сами создатели, представляет собой гибкую пластинку с тремя ножками, загнутыми под углом 120° (то есть 60° к поверхности, по которой передвигается робот), покрытую многослойной полимерной пьезоэлектрической пленкой. Сокращения пьезоэлектрика заставляют ячейку вибрировать, что и приводит к передвижению робота. Подстройка различных параметров, электрических и геометрических, позволила добиться того, что прототип робота двигается устойчиво и в определенном направлении. Как утверждают разработчики, передвижение с помощью вибрации уступает колесному в скорости, зато выигрывает в грузоподъемности.

Электропитание I-SWARM осуществляется с помощью миниатюрной солнечной батарейки. Фотоэлемент батареи изготовлен из аморфного кремния и демонстрирует довольно высокий КПД — 23%. Общаться друг с другом маленькие роботы будут так же, как и «Жасмины», — с помощью инфракрасных диодов и фотодетекторов.

А вот разработка программного обеспечения для столь мелких машин — одна из основных проблем на сегодня. У малютки в распоряжении всего 8 КБ программной памяти и 2 КБ оперативной. Необходимо разработать алгоритм, позволяющий точно управлять движением трехмиллиметровых устройств с использованием таких ограниченных ресурсов памяти.

Впрочем, разработчики уверены, что у них все получится. А массовое производство мини-роботов еще и сделает их достаточно дешевыми. Также участники проекта полагают, что их роботы в будущем найдут применение не только в космосе или, к примеру, в океане, смогут использоваться для восстановления и ремонта сложных механизмов без их разборки. Возможно, надеются ученые, следующие поколения I-SWARM будут применяться даже для различных анализов и других медицинских процедур внутри человеческого тела. Только для этого они, конечно, должны стать еще меньше.