Le plus petit robot programmable au monde est à peine visible.

Un robot minuscule, à peine perceptible à l’œil nu, peut malgré tout « sentir, penser et agir » de manière autonome, d’après les ingénieurs qui l’ont mis au point.

Selon l’équipe, cette réalisation commune serait le plus petit robot programmable au monde capable de se déplacer seul dans un fluide, avec un volume réduit d’environ 10,000 fois par rapport aux conceptions antérieures.

Le plus petit robot programmable autonome jamais conçu

Les chercheurs de l’Université de Pennsylvanie et de l’Université du Michigan à l’origine de l’appareil assurent que, jusqu’ici, personne n’était parvenu à intégrer un véritable ordinateur - avec processeur, mémoire, capteurs et système de propulsion - sur une plateforme aussi minuscule.

Une simple tache de rousseur paraîtrait plus grande que cet engin infinitésimal : il n’est pas plus gros qu’un grain de sel, et il peut même tenir en équilibre sur une crête d’empreinte digitale.

À vrai dire, il est presque invisible : il mesure seulement 200 sur 300 micromètres de largeur, pour 50 micromètres d’épaisseur.

Posé sur une pièce de 1 centime d’euro, le microrobot est encore plus petit que le millésime frappé sur la monnaie.

Clignez des yeux, et vous risquez de le perdre.

Malgré sa taille dérisoire, sa conception ouvre un champ d’applications considérable.

Ses concepteurs expliquent que cette plateforme entièrement programmable (qui ne fonctionne que lorsqu’elle est immergée dans un fluide) peut se déplacer, percevoir, agir et calculer grâce à des cellules solaires ne produisant qu’environ 100 nanowatts de puissance.

Il est même capable de mesurer la température du fluide dans lequel il est plongé, puis de transmettre ces mesures en exécutant une petite « danse », à la manière des abeilles domestiques qui communiquent entre elles.

« Ce n’est vraiment que le premier chapitre », déclare Marc Miskin, ingénieur en nanorobotique à l’Université de Pennsylvanie.

« Nous avons montré qu’on peut mettre un cerveau, un capteur et un moteur dans quelque chose d’à peine visible, et le faire survivre et fonctionner pendant des mois.

« Une fois ces bases posées, on peut superposer toutes sortes d’intelligence et de fonctionnalités. Cela ouvre la voie à un tout nouvel avenir pour la robotique à l’échelle micrométrique. »

Pourquoi miniaturiser est si difficile à l’échelle du micromètre

Jusqu’à présent, les plus petits robots autonomes et programmables dépassaient 1 millimètre, une prouesse obtenue pour la première fois il y a plus de deux décennies.

Mais chercher à réduire davantage la robotique s’est heurté à un obstacle : la physique particulière de l’échelle du micromètre, où des forces comme la traînée et la viscosité prennent le pas sur la gravité et l’inertie.

« Si vous êtes assez petit, pousser l’eau revient à pousser du goudron », explique Miskin.

La percée a été rendue possible en combinant deux innovations récentes : un ordinateur microscopique conçu par les chercheurs de l’Université du Michigan, et un système de propulsion spécialement développé à l’Université de Pennsylvanie.

Cette propulsion ne dépend d’aucune pièce mobile ; le microrobot ne possède pas d’appendices de type membres, car ils sont difficiles à fabriquer à cette échelle et se casseraient facilement.

À la place, le mécanisme repose sur la création d’un champ électrique, qui génère un flux de molécules autour du corps du robot.

« C’est comme si le robot était dans une rivière en mouvement, sauf que le robot fait aussi bouger la rivière », précise Miskin.

Un ordinateur repensé, des essaims synchronisés, et des mois d’autonomie

Faire tenir un ordinateur sur une plateforme aussi petite a imposé, selon David Blaauw, informaticien à l’Université du Michigan, de repenser entièrement la programmation et les circuits à semi-conducteurs.

Le résultat est un microrobot développé en cinq ans, capable de se synchroniser avec d’autres et de former des groupes mobiles complexes, comparables à des bancs de poissons.

En théorie, ces ensembles pourraient continuer à fonctionner de façon autonome pendant des mois, à condition d’être rechargés par une lumière LED sur leurs panneaux solaires.

Les chercheurs se disent confiants : avec de nouveaux progrès, ils estiment qu’ils pourront augmenter la mémoire embarquée de leurs robots encore rudimentaires, afin d’autoriser une programmation plus avancée et de produire des comportements autonomes plus sophistiqués.

Un jour, un dispositif microscopique de ce type pourrait peut-être devenir un gardien de la santé cellulaire de notre corps.

De minuscules robots, de grandes possibilités…

L’étude a été publiée dans Science Robotics.