I micro robot autonomi e programmabili esistono: li hanno costruiti ricercatori della University of Pennsylvania e University of Michigan, pubblicando i risultati su Science Robotics e PNAS a dicembre 2025. Misurano 200 per 300 per 50 micrometri, meno di un granello di sale, costano un centesimo ciascuno e fanno un mucchio di cose. Quali? Nuotano in liquidi densi per mesi, percepiscono variazioni di temperatura di un terzo di grado, prendono decisioni senza controllo esterno.
Ancora: funzionano con 75 nanowatt di energia catturata da LED tramite celle solari microscopiche. Niente fili, magneti o joystick. Solo un computer completo (processore, memoria, sensori) integrato in qualcosa quasi invisibile a occhio nudo. Marc Miskin, che guida la ricerca a Penn, lo dice chiaramente: “Abbiamo reso i micro robot autonomi 10.000 volte più piccoli”. Ammazza. Vediamo come.
Quarant’anni bloccati sotto il millimetro
Per decenni l’elettronica si è miniaturizzata. I transistor hanno raggiunto dimensioni nanometriche. I robot no.
“Costruire robot che operano autonomamente sotto un millimetro è incredibilmente difficile,” spiega Miskin. “Il campo è rimasto bloccato su questo problema per 40 anni.”
Il motivo è fisico. Nel mondo umano dominano gravità e inerzia, forze legate al volume. Scendi alla scala cellulare e vincono attrito e viscosità, forze legate alla superficie. “Se sei abbastanza piccolo, muoversi attraverso l’acqua è come muoversi attraverso il catrame,” dice Miskin. Braccia e gambe robotiche funzionano benissimo su scala normale. Su scala microscopica si rompono.
Scheda dello Studio
- Enti di ricerca: University of Pennsylvania (Penn Engineering), University of Michigan
- Ricercatori principali: Marc Miskin (Penn), David Blaauw (Michigan)
- Anno pubblicazione: Dicembre 2025
- Riviste: Science Robotics, PNAS
- TRL: 4 – Validazione tecnologia in ambiente di laboratorio
Nuotare senza muoversi
La soluzione è stata ripensare la propulsione. I pesci si muovono spingendo l’acqua dietro di loro. Newton fa il resto: forza uguale e contraria. I micro robot di Penn non flettono la coda, anzi: non flettono proprio nulla. Generano un campo elettrico che spinge gli ioni nella soluzione. Gli ioni trascinano molecole d’acqua. Il robot si trova in un fiume che ha creato lui stesso.
Possono regolare il campo per muoversi in schemi complessi, viaggiare in gruppo come banchi di pesci, raggiungere velocità interessanti. E siccome gli elettrodi non hanno parti mobili, durano. “Puoi trasferirli ripetutamente tra campioni con una micropipetta senza danneggiarli,” dice Miskin. Alimentati da LED, nuotano per mesi.
Un cervello da 75 nanowatt
Nella wishlist del micro robot perfetto servono essenzialmentre tre cose: autonomia, un computer, e la capacità di farli stare su una frazione di millimetro. David Blaauw della University of Michigan è il Babbo Natale dei micro robot, perché detiene il record del computer più piccolo al mondo. E quando Miskin e Blaauw si sono incontrati cinque anni fa a una presentazione DARPA, hanno capito subito: le loro tecnologie erano fatte una per l’altra.
“La sfida principale è che i pannelli solari sono minuscoli e producono solo 75 nanowatt,” spiega Blaauw. “Oltre 100.000 volte meno di uno smartwatch.” Per far funzionare il computer con così poca energia, il team Michigan ha sviluppato circuiti che operano a tensioni estremamente basse, riducendo i consumi di oltre mille volte. I pannelli occupano la maggior parte dello spazio sul robot. Restava pochissimo per processore e memoria.
“Abbiamo dovuto ripensare completamente le istruzioni del programma,” dice Blaauw, “condensando ciò che normalmente richiederebbe molte istruzioni in un singolo comando speciale.”
Sentire, ricordare, reagire
È il primo micro robot sub-millimetrico che pensa davvero. Nessuno prima aveva messo un vero computer in qualcosa così piccolo. I micro robot hanno sensori elettronici che rilevano temperatura con precisione di un terzo di grado Celsius. Questo permette loro di muoversi verso aree più calde o riportare valori termici utilizzabili come indicatori di attività cellulare.
Per comunicare le misurazioni, Blaauw ha progettato un’istruzione speciale che codifica un valore nelle oscillazioni di una piccola danza che il robot esegue.
“Guardiamo questa danza attraverso un microscopio con una videocamera e decodifichiamo dai movimenti cosa ci stanno dicendo. Un po’ come comunicano le api tra loro.”
I robot vengono programmati tramite impulsi luminosi che li alimentano. Ogni robot ha un indirizzo unico che permette ai ricercatori di caricare programmi diversi su ciascuno. “Questo apre possibilità enormi,” aggiunge Blaauw, “con ogni robot che potenzialmente svolge un ruolo diverso in un compito più grande e condiviso.”
Approfondisci
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Versioni future potrebbero memorizzare programmi più complessi, muoversi più velocemente, integrare nuovi sensori. Il design attuale è una piattaforma generale: il sistema di propulsione funziona con l’elettronica, i circuiti possono essere fabbricati economicamente su larga scala. “Questo è davvero solo il primo capitolo,” dice Miskin. “Abbiamo dimostrato che puoi mettere cervello, sensore e motore in qualcosa quasi invisibile e farlo sopravvivere per mesi. Una volta che hai quella base, puoi stratificare ogni tipo di intelligenza e funzionalità.”
Mi sembra una piccolissima, grande cosa.
