Tiny robots with giant potential | Paul McEuen and Marc Miskin

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Traductor: María Julia Galles de Rois Revisor: Sebastian Betti

Mark Miskin: This is a rotifer.

Marc Miskin: Esto es un rotífero.

It's a microorganism about a hair's width in size.

Es un microorganismo que tiene un ancho aproximado de un cabello.

They live everywhere on earth -- saltwater, freshwater, everywhere --

Vive en cualquier parte --en agua salada, agua dulce, en todos lados--

and this one is out looking for food.

y este está buscando comida.

I remember the first time I saw this thing,

Recuerdo la primera vez que vi uno;

I was like eight years old and it completely blew me away.

tendría unos ocho años, y realmente me impactó.

I mean, here is this incredible little creature,

Ahí estaba esta criatura increíble y pequeña,

it's hunting, swimming,

que caza, nada,

going about its life,

hace su vida,

but its whole universe fits within a drop of pond water.

pero todo su universo cabe en una gota de agua de estanque.

Paul McEuen: So this little rotifer shows us something really amazing.

Paul McEuen: Este pequeño rotífero nos muestra algo realmente asombroso.

It says that you can build a machine

Demuestra que podemos construir una máquina

that is functional, complex, smart,

funcional, compleja, inteligente,

but all in a tiny little package,

pero todo en un tamaño diminuto,

one so small that it's impossible to see it.

tan pequeño que es imposible verlo.

Now, the engineer in me is just blown away by this thing,

Ahora bien, como ingeniero me impresiona

that anyone could make such a creature.

que alguien pueda hacer este tipo de criaturas.

But right behind that wonder, I have to admit, is a bit of envy.

Pero debo confesar que detrás de ese asombro hay un poco de envidia.

I mean, nature can do it. Why can't we?

Es decir, la naturaleza puede hacerlo. ¿Por qué nosotros no?

Why can't we build tiny robots?

¿Por qué no podemos construir robots diminutos?

Well, I'm not the only one to have this idea.

Bien, no soy el único que tiene esta idea.

In fact, in the last, oh, few years,

De hecho, durante los últimos años,

researchers around the world have taken up the task

investigadores de todo el mundo se han dedicado

of trying to build robots

a tratar de construir robots

that are so small that they can't be seen.

tan pequeños que no se ven.

And what we're going to tell you about today

Y hoy les vamos a contar

is an effort at Cornell University

sobre un esfuerzo de la Universidad Cornell

and now at the University of Pennsylvania

y de la Universidad de Pensilvania

to try to build tiny robots.

para intentar construir robots diminutos.

OK, so that's the goal.

Bien, ese es el objetivo.

But how do we do it?

Pero ¿cómo lo hacemos?

How do we go about building tiny robots?

¿Cómo hacemos para construir robots diminutos?

Well, Pablo Picasso, of all people, gives us our first clue.

Bien, de entre todas las personas, Pablo Picasso nos da la primera pista.

Picasso said --

Picasso dijo:

["Good artists copy, great artists steal."]

["Los buenos artistas copian, los grandes artistas roban"].

(Laughter)

"Good artists copy. Great artists steal."

(Risas)

"Los buenos artistas copian, los grandes artistas roban".

(Laughter)

(Risas)

OK. But steal from what?

Bien. Pero ¿robar de dónde?

Well, believe it or not,

Lo crean o no,

most of the technology you need to build a tiny robot already exists.

la mayoría de la tecnología necesaria para construir un robot diminuto

ya existe.

The semiconductor industry has been getting better and better

La industria de los semiconductores ha mejorado cada vez más

at making tinier and tinier devices,

en hacer dispositivos cada vez más diminutos,

so at this point they could put something like a million transistors

hasta el punto de que podrían poner algo así como un millón de transistores

into the size of a package that is occupied by, say,

en un tamaño de, digamos,

a single-celled paramecium.

un paramecio unicelular.

And it's not just electronics.

Y no solo es la electrónica.

They can also build little sensors,

También construyen pequeños sensores,

LEDs,

LEDes,

whole communication packages that are too small to be seen.

paquetes de comunicación completos demasiado pequeños para ser vistos.

So that's what we're going to do.

Así que eso es lo que haremos.

We're going to steal that technology.

Vamos a robar esa tecnología.

Here's a robot.

Este es un robot.

(Laughter)

(Risas)

Robot's got two parts, as it turns out.

Resulta que el robot tiene dos partes.

It's got a head, and it's got legs.

Tiene una cabeza y tiene patas.

[Steal these: Brains]

[Robar esto: Cerebros]

(Laughter)

(Risas)

We're going to call this a legless robot,

Diremos que es un robot sin patas,

which may sound exotic,

lo que puede parecer exótico,

but they're pretty cool all by themselves.

pero es algo bastante bueno en sí mismo.

In fact, most of you have a legless robot with you right now.

De hecho, la mayoría de Uds. tienen un robot sin patas.

Your smartphone is the world's most successful legless robot.

Su teléfono inteligente es el robot sin patas más exitoso del mundo.

In just 15 years, it has taken over the entire planet.

En solo 15 años ha llegado a todo el mundo.

And why not?

¿Y por qué no?

It's such a beautiful little machine.

Es una pequeña máquina muy bella.

It's incredibly intelligent,

Es increíblemente inteligente,

it's got great communication skills,

tiene una gran capacidad de comunicación,

and it's all in a package that you can hold in your hand.

y todo en un tamaño que cabe en la mano.

So we would like to be able to build something like this,

Así que deseábamos poder construir algo como esto,

only down at the cellular scale,

solo que a escala celular,

the size of a paramecium.

del tamaño de un paramecio.

And here it is.

Y aquí está.

This is our cell-sized smartphone.

Este es nuestro teléfono inteligente de tamaño celular.

It even kind of looks like a smartphone,

Incluso parece un teléfono inteligente,

only it's about 10,000 times smaller.

solo que es unas 10 000 veces más pequeño.

We call it an OWIC.

Lo llamamos OWIC.

[Optical Wireless Integrated Circuits]

[Circuito Integrado Óptico Inalámbrico]

OK, we're not advertisers, all right?

Bueno, no somos publicistas, ¿sí?

(Laughter)

(Risas)

But it's pretty cool all by itself.

Pero es genial en sí mismo.

In fact, this OWIC has a number of parts.

De hecho, este OWIC tiene varias partes.

So up near the top,

Cerca de la parte superior

there are these cool little solar cells that you shine light on the device

hay unas pequeñas celdas solares que, al iluminarlas,

and it wakes up a little circuit that's there in the middle.

activan un pequeño circuito que está aquí en el centro.

And that circuit can drive a little tiny LED

Y ese circuito puede accionar un LED diminuto

that can blink at you and allows the OWIC to communicate with you.

que parpadea y permite que el OWIC se comunique con Uds.

So unlike your cell phone,

Así que, al contrario del teléfono inteligente,

the OWIC communicates with light,

el OWIC se comunica con luz,

sort of like a tiny firefly.

como una luciérnaga diminuta.

Now, one thing that's pretty cool about these OWICs

Algo de estos OWIC que es fantástico

is we don't make them one at a time,

es que no los hacemos uno por uno

soldering all the pieces together.

uniendo todas las piezas.

We make them in massive parallel.

Los hacemos en masa, en paralelo.

For example, about a million of these OWICs

Por ejemplo, un millón de estos OWIC

can fit on a single four-inch wafer.

caben en una oblea de 10 cm.

And just like your phone has different apps,

Y así como hay diferentes aplicaciones de teléfono,

you can have different kinds of OWICs.

también hay diferentes clases de OWIC:

There can be ones that, say, measure voltage,

unos que miden el voltaje,

some that measure temperature,

otros que miden la temperatura

or just have a little light that can blink at you to tell you that it's there.

o simplemente unos con una lucecita que parpadea para decir que están ahí.

So that's pretty cool, these tiny little devices.

Así que estos dispositivos son geniales.

And I'd like to tell you about them in a little more detail.

Y quisiera contarles más detalles sobre ellos.

But first, I have to tell you about something else.

Pero primero debo decirles algo más.

I'm going to tell you a few things about pennies that you might not know.

Les contaré algo sobre los centavos que quizá Uds. no saben.

So this one is a little bit older penny.

Este es un centavo un poco antiguo.

It's got a picture of the Lincoln Memorial on the back.

En el reverso tiene una imagen del Monumento a Lincoln.

But the first thing you might not know,

Pero lo primero que no saben

that if you zoom in, you'll find in the center of this thing

es que, si ampliamos la imagen, en el centro de esto

you can actually see Abraham Lincoln,

podemos ver a Abraham Lincoln

just like in the real Lincoln Memorial not so far from here.

como en el Monumento a Lincoln real, cerca de aquí.

What I'm sure you don't know,

Lo que seguramente no saben

that if you zoom in even further --

es que si lo ampliamos aún más...

(Laughter)

(Risas)

you'll see that there's actually an OWIC on Abe Lincoln's chest.

pueden ver un OWIC sobre el pecho de Lincoln.

(Laughter)

(Risas)

But the cool thing is,

Pero lo interesante

you could stare at this all day long and you would never see it.

es que pueden mirarlo todo el día y no lo verán.

It's invisible to the naked eye.

A simple vista es invisible.

These OWICs are so small,

Los OWIC son tan pequeños,

and we make them in such parallel fashion,

y los hacemos de un modo tan en paralelo,

that each OWIC costs actually less than a penny.

que cada OWIC cuesta menos de un centavo.

In fact, the most expensive thing in this demo is that little sticker

De hecho, lo más caro de esta demostración es esta etiquetita

that says "OWIC."

que dice "OWIC".

(Laughter)

(Risas)

That cost about eight cents.

Cuesta unos ocho centavos.

(Laughter)

(Risas)

Now, we're very excited about these things for all sorts of reasons.

Y estamos muy entusiasmados con esto por varias razones.

For example, we can use them as little tiny secure smart tags,

Podemos usarlos como etiquetitas de seguridad inteligentes,

more identifying than a fingerprint.

más identificatorias que una huella digital.

We're actually putting them inside of other medical instruments

Los estamos colocando dentro de otros instrumentos médicos

to give other information,

para dar otra información,

and even starting to think about putting them in the brain

e incluso estamos pensando en colocarlos en el cerebro

to listen to neurons one at a time.

para escuchar a las neuronas de modo individual.

In fact, there's only one thing wrong with these OWICs:

De hecho, este OWIC solo tiene algo malo:

it's not a robot.

no es un robot.

It's just a head.

Solo es una cabeza.

(Laughter)

(Risas)

And I think we'll all agree

Y creo que todos estamos de acuerdo

that half a robot really isn't a robot at all.

en que medio robot no es un robot.

Without the legs, we've got basically nothing.

Sin las patas casi no tenemos nada.

MM: OK, so you need the legs, too, if you want to build a robot.

MM: Así que, si queremos construir un robot necesitamos las patas.

Now, here it turns out you can't just steal

Y aquí no podemos robar ninguna tecnología preexistente.

some preexisting technology.

If you want legs for your tiny robot, you need actuators, parts that move.

Si queremos patas para el robot necesitamos actuadores, partes movibles.

They have to satisfy a lot of different requirements.

Tienen que satisfacer muchos requisitos diferentes.

They need to be low voltage.

Tienen que tener bajo voltaje.

They need to be low power, too.

Tienen que ser de baja potencia.

But most importantly, they have to be small.

Pero, lo más importante, deben ser pequeños.

If you want to build a cell-sized robot, you need cell-sized legs.

Los robots de tamaño celular, necesitan patas de esa dimensión.

Now, nobody knows how to build that.

Pero nadie sabe cómo hacerlo.

There was no preexisting technology that meets all of those demands.

No hay una tecnología preexistente que cumpla esas demandas.

To make our legs for our tiny robots,

Para hacer las patas de nuestros minúsculos robots

we had to make something new.

debíamos hacer algo nuevo.

So here's what we built.

Así que construimos esto.

This is one of our actuators, and I'm applying a voltage to it.

Este es uno de nuestros actuadores, y le estoy aplicando voltaje.

When I do, you can see the actuator respond by curling up.

Cuando lo hago, el actuador responde enroscándose.

Now, this might not look like much,

Puede que esto no parezca mucho,

but if we were to put a red blood cell up on the screen, it'd be about that big,

pero si colocamos un glóbulo rojo en la pantalla, sería de ese tamaño,

so these are unbelievably tiny curls.

así que son rizos increíblemente pequeños.

They're unbelievably small,

Son increíblemente pequeños,

and yet this device can just bend and unbend, no problem, nothing breaks.

y sin embargo el dispositivo se puede curvar y enderezar, no se rompe.

So how do we do it?

¿Cómo lo hacemos?

Well, the actuator is made from a layer of platinum

El actuador está hecho de una capa de platino

just a dozen atoms or so thick.

con un grosor de unos 12 átomos.

Now it turns out, if you take platinum and put it in water

Resulta que si colocamos platino en agua y le aplicamos voltaje

and apply a voltage to it,

atoms from the water will attach or remove themselves

los átomos del agua se adhieren o despegan de la superficie del platino,

from the surface of the platinum,

depending on how much voltage you use.

según cuánto voltaje usemos.

Esto crea una fuerza

This creates a force,

and you can use that force for voltage-controlled actuation.

que podemos usar para una acción de voltaje controlado.

The key here was to make everything ultrathin.

La clave fue hacer todo extremadamente delgado.

Then your actuator is flexible enough

Así, el actuador tiene la flexibilidad necesaria para curvarse sin romperse,

to bend to these small sizes without breaking,

and it can use the forces that come about

y puede utilizar la fuerza proveniente

from just attaching or removing a single layer of atoms.

de adherir o quitar una única capa de átomos.

Now, we don't have to build these one at a time, either.

Pero tampoco tenemos que construirlos uno por uno.

In fact, just like the OWICs,

Como los OWIC, también podemos construirlos en masa, en paralelo.

we can build them massively in parallel as well.

So here's a couple thousand or so actuators,

Aquí hay unos cuantos miles de actuadores,

and all I'm doing is applying a voltage,

y, al aplicarles voltaje,

and they all wave,

todos se curvan,

looking like nothing more than the legs of a future robot army.

como las patas de un futuro ejército de robots.

(Laughter)

(Risas)

So now we've got the brains and we've got the brawn.

Así que ahora tenemos el cerebro y tenemos los músculos.

We've got the smarts and the actuators.

Tenemos la inteligencia y los actuadores.

The OWICs are the brains.

Los OWIC son el cerebro.

They give us sensors, they give us power supplies,

Nos dan los sensores, nos dan las fuentes de energía

and they give us a two-way communication system via light.

y un sistema de comunicación bidireccional por medio de luz.

The platinum layers are the muscle.

Las capas de platino son los músculos.

They're what's going to move the robot around.

Son lo que moverá al robot.

Now we can take those two pieces, put them together

Ahora podemos tomar esas dos piezas, unirlas,

and start to build our tiny, tiny robots.

y empezar a construir los robots diminutos.

The first thing we wanted to build was something really simple.

Lo primero que queríamos construir era algo realmente sencillo.

This robot walks around under user control.

Este robot se mueve controlado por un usuario.

In the middle are some solar cells and some wiring attached to it.

Tiene algunas celdas solares y algunos cables adheridos.

That's the OWIC.

Ese es el OWIC.

They're connected to a set of legs which have a platinum layer

Está conectado a unas patas que tienen una capa de platino

and these rigid panels that we put on top

y esos paneles rígidos arriba

that tell the legs how to fold up, which shape they should take.

les dicen a las patas cómo doblarse, la forma que deben tomar.

The idea is that by shooting a laser at the different solar cells,

Al disparar un láser a las diferentes celdas solares

podemos elegir la pata que queremos mover

you can choose which leg you want to move

y hacer que el robot se desplace.

and make the robot walk around.

Now, of course, we don't build those one at a time, either.

Por supuesto, tampoco los construimos uno por uno.

También los construimos en masa y en paralelo.

We build them massively in parallel as well.

We can build something like one million robots on a single four-inch wafer.

En una oblea de diez centímetros podemos construir un millón de robots.

Por ejemplo, esta imagen de la izquierda es un chip

So, for example, this image on the left, this is a chip,

and this chip has something like 10,000 robots on it.

que contiene unos 10 000 robots.

Now, in our world, the macro world,

En nuestro mundo, el macro mundo,

esto parece ser un nuevo microprocesador.

this thing looks like it might be a new microprocessor or something.

But if you take that chip and you put it under a microscope,

Pero si colocamos ese chip bajo el microscopio,

veremos miles y miles de robots diminutos.

what you're going to see are thousands and thousands of tiny robots.

Now, these robots are still stuck down.

Pero estos robots todavía están atascados,

They're still attached to the surface that we built them on.

adheridos a la superficie donde los construimos.

Para que puedan desplazarse debemos liberarlos.

In order for them to walk around, we have to release them.

Queríamos mostrarles en vivo cómo liberamos al ejército de robots,

We wanted to show you how we do that live, how we release the robot army,

pero ese proceso implica sustancias químicas muy peligrosas,

but the process involves highly dangerous chemicals,

like, really nasty stuff,

realmente cosas desagradables,

and we're like a mile from the White House right now?

y estamos a un kilómetro y medio de la Casa Blanca...

Yeah. They wouldn't let us do it.

Sí. No nos dejan hacerlo.

So --

Así que...

(Laughter)

(Risas)

así que, en vez de eso les mostraremos un video.

so we're going to show you a movie instead. (Laughs)

(Se ríe)

What you're looking at here are the final stages of robot deployment.

Lo que ven aquí son las etapas finales del despliegue de robots.

We're using chemicals

Usamos las substancias químicas

to etch the substrate out from underneath the robots.

para quitar el sustrato de debajo de los robots.

When it dissolves, the robots are free to fold up into their final shapes.

Cuando se disuelve, los robots son libres de curvarse en su forma final.

Now, you can see here, the yield's about 90 percent,

Pueden ver que el rendimiento es de un 90 %,

so almost every one of those 10,000 robots we build,

así que casi cada uno de esos 10 000 robots construidos

that's a robot that we can deploy and control later.

es un robot que podemos desplegar y luego controlar.

And we can take those robots and we can put them places as well.

Podemos tomarlos y colocarlos en distintos lugares.

So if you look at the movie on the left, that's some robots in water.

Si observan el video, a la izquierda, esos son algunos robots en agua.

I'm going to come along with a pipette,

Voy a acercar una pipeta, y los voy a aspirar.

and I can vacuum them all up.

Now when you inject the robots back out of that pipette,

Ahora bien, si inyectamos los robots desde esa pipeta,

they're just fine.

están en buen estado.

In fact, these robots are so small,

De hecho, son tan pequeños

que pueden pasar por la aguja hipodérmica más pequeña que puedan comprar.

they're small enough to pass through the thinnest hypodermic needle

you can buy.

Yeah, so if you wanted to,

Sí, si quisieran,

you could inject yourself full of robots.

podrían inyectarse un montón de robots.

(Laughter)

(Risas)

I think they're into it.

Creo que están en eso.

(Laughter)

(Risas)

On the right is a robot that we put in some pond water.

A la derecha hay un robot que pusimos en agua de estanque.

I want you to wait for just one second.

Esperen un momento.

Ooop!

¡Up!

You see that? That was no shark. That was a paramecium.

¿Lo vieron? No era un tiburón. Era un paramecio.

So that's the world that these things live in.

Ese es el mundo en el que viven estas cosas.

OK, so this is all well and good,

Bueno, eso está muy bien, pero se estarán preguntando:

but you might be wondering at this point,

"Well, do they walk?"

"Bien, pero ¿caminan?"

Right? That's what they're supposed to do. They better. So let's find out.

Es lo que se supone que hacen. Mejor así. Veamos.

So here's the robot and here are its solar cells in the middle.

Aquí está el robot con sus celdas solares en el centro,

Those are those little rectangles.

son esos pequeños rectángulos.

Miren la celda solar más cercana en el borde superior de la diapositiva.

I want you to look at the solar cell closest to the top of the slide.

See that little white dot? That's a laser spot.

¿Ven ese punto blanco? Es un punto de láser.

Now watch what happens when we start switching that laser

Ahora vean lo que pasa cuando lo movemos

between different solar cells on the robot.

entre diferentes celdas solares del robot.

Off it goes!

¡Ahí va!

(Applause)

(Aplausos)

Yeah!

¡Sí!

(Applause)

(Aplausos)

Off goes the robot marching around the microworld.

Ahí va el robot, marchando en el micromundo.

Now, one of the things that's cool about this movie is:

Algo genial de este video

es que yo piloteo al robot.

I'm actually piloting the robot in this movie.

In fact, for six months, my job was to shoot lasers at tiny cell-sized robots

De hecho, durante seis meses, mi trabajo fue disparar láseres a robots diminutos

to pilot them around the microworld.

para dirigirlos en el micromundo.

This was actually my job.

Ese era mi trabajo.

As far as I could tell, that is the coolest job in the world.

Y puedo decirles que es el trabajo más genial del mundo.

(Laughter)

(Risas)

It was just the feeling of total excitement,

Fue una sensación muy emocionante,

like you're doing the impossible.

como de hacer algo que es imposible.

It's a feeling of wonder like that first time I looked through a microscope

Es una sensación de asombro como cuando miré a través del microscopio

as a kid staring at that rotifer.

cuando era niño y observé a ese rotífero.

Now, I'm a dad, I have a son of my own, and he's about three years old.

Ahora soy padre, tengo un hijo de tres años.

But one day, he's going to look through a microscope like that one.

Algún día él mirará a través de un microscopio como ese.

And I often wonder:

Y siempre me pregunto:

What is he going to see?

¿Qué verá?

Instead of just watching the microworld,

En lugar de solo mirar el micromundo

we as humans can now build technology to shape it,

ahora los seres humanos podemos construir tecnología para darle forma,

to interact with it, to engineer it.

para interactuar con él, para diseñarlo.

In 30 years, when my son is my age, what will we do with that ability?

Dentro de 30 años, cuando mi hijo tenga mi edad, ¿qué haremos con esa capacidad?

Will microrobots live in our bloodstream,

¿Vivirán los microrobots en nuestro torrente sanguíneo

as common as bacteria?

y serán comunes como las bacterias?

Will they live on our crops and get rid of pests?

¿Vivirán en los cultivos y eliminarán las plagas?

Will they tell us when we have infections, or will they fight cancer cell by cell?

¿Nos dirán cuando tengamos infecciones o lucharán con cada célula cancerígena?

PM: And one cool part is,

PM: Y lo genial es

you're going to be able to participate in this revolution.

que Uds. podrán participar de esta revolución.

Ten years or so from now,

En unos diez años

when you buy your new iPhone 15x Moto or whatever it's called --

cuando compren un nuevo iPhone 15xMoto o como quiera que se llame...

(Laughter)

(Risas)

it may come with a little jar with a few thousand tiny robots in it

puede que venga con un frasquito con unos miles de robots diminutos

that you can control by an app on your cell phone.

que podrán controlar con una aplicación de su teléfono celular.

So if you want to ride a paramecium, go for it.

Así que, si quieren montar en paramecio, háganlo.

If you want to -- I don't know -- DJ the world's smallest robot dance party,

Si quieren poner música en una fiesta de robots diminutos, háganlo.

make it happen.

(Laughter)

(Risas)

And I, for one, am very excited about that day coming.

Y estoy muy entusiasmado de que llegue ese día.

MM: Thank you.

MM: Gracias.

(Applause)

(Aplausos)