Работа выполнена исследователями Центра материалов, архитектур и интеграции наномембран (MAIN) под руководством профессора Оливера Г. Шмидта. Коллектив применил «оригами»-подход: смартлеты складываются в крошечные полые кубы, поверхность которых несёт солнечные элементы, микропроцессоры и оптические модули. В отличие от ранних прототипов, требовавших внешнего питания и сложных магнитных установок, новые роботы полностью автономны: встроенные фотоэлементы снабжают их энергией, а микросхемы управляют движением и обработкой сигналов.

Для перемещения используется простая, но изящная технология: роботы выделяют пузырьки газа, за счёт чего всплывают или опускаются в воде. При этом они способны испускать короткие световые импульсы, которые принимаются соседними устройствами через фотодиоды. Таким образом возникает своеобразная «световая сеть», позволяющая микророботам обмениваться командами и синхронизировать движения.

«Впервые мы показали самодостаточную микророботическую платформу, которая не только двигается и чувствует себя в воде, но и взаимодействует с другими устройствами полностью автономным и программируемым образом», — отметил профессор Шмидт.

Особая ценность разработки — в двойном использовании света. Он служит не только источником энергии, но и каналом связи. «Идея использовать свет одновременно для питания и передачи информации открывает компактный и масштабируемый путь к созданию распределённых роботизированных систем», — пояснил руководитель исследовательской группы доктор Винит Бандари.

В смартлетах применены миниатюрные кремниевые микрочипы — «lablets», прикреплённые к гибким слоям с помощью мягкого соединения. Такая архитектура обеспечивает децентрализованное управление и закладывает основу для роботизированных «колоний», в которых каждый элемент выполняет свою функцию. Профессор Джон МакКаскилл, соавтор работы, подчеркивает: «Мы пока далеки от создания искусственной жизни, но уже начинаем видеть, как распределённый интеллект и модульное устройство позволяют формировать системы, отражающие адаптивное и коммуникабельное поведение живых коллективов».

Перспективы применения чрезвычайно широки. Так как смартлеты биосовместимы и не требуют проводов, они могут использоваться для медицинской диагностики — например, для оценки состояния жидкости в организме или при минимально инвазивных вмешательствах. Ещё одно направление — экологический мониторинг: микророботы могут проверять качество воды, исследовать замкнутые биологические системы или участвовать в распределённых сенсорных сетях.

Докторант Йеджи Ли, внёсшая ключевой вклад в проект, отмечает: «Мы исследуем способы повысить автономность устройств, добавив химические и акустические сенсоры. Эти микророботы могут превратиться в многофункциональные платформы, которые чувствуют, действуют и адаптируются в сложных жидкостных средах».

Учёные проводят параллели с колониями морских организмов, где отдельные зооиды выполняют разные задачи, но вместе образуют единый организм. В будущем роботизированные колонии смартлетов могут функционировать по схожему принципу — когда одни элементы отвечают за движение, другие за сбор данных, а третьи за коммуникацию.