Tiny robots with giant potential | Paul McEuen and Marc Miskin

Translator: Joseph Geni Reviewer: Camille Martínez

Tradutor: ADRIANA MENOLI Revisor: Maricene Crus

Mark Miskin: This is a rotifer.

Mark Miskin: Este é um rotífero.

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

Ele é um micro-organismo da grossura de aproximadamente um fio de cabelo.

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

Eles vivem por toda a Terra, água salgada, água doce, em todo lugar,

and this one is out looking for food.

e este aqui está procurando por comida.

I remember the first time I saw this thing,

Me lembro da primeira vez que vi isso.

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

Eu tinha oito anos de idade e ele me surpreendeu completamente.

I mean, here is this incredible little creature,

Aqui está esta pequena criatura incrível, caçando, nadando, curtindo a vida,

it's hunting, swimming,

going about its life,

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

mas o seu universo inteiro cabe dentro de uma gota de água.

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

Paul McEuen: Este rotífero pequenino nos mostra algo muito incrível.

It says that you can build a machine

Ele nos diz que podemos construir uma máquina

that is functional, complex, smart,

funcional, complexa, inteligente, mas tudo num pacote pequenino,

but all in a tiny little package,

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

tão pequeno que é impossível vê-lo.

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

Agora, o engenheiro em mim está encantado por esta coisa,

that anyone could make such a creature.

que qualquer um poderia criar tal criatura.

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

Mas por trás desta admiração, preciso admitir que há um pouco de inveja.

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

A natureza pode fazê-lo. Por que nós não podemos?

Why can't we build tiny robots?

Por que não podemos construir robôs minúsculos?

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

Não sou o único a ter esta ideia.

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

Na verdade, nos últimos anos,

researchers around the world have taken up the task

pesquisadores ao redor do mundo começaram o trabalho

of trying to build robots

de tentar construir robôs

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

que são tão pequenos que não podem ser vistos.

And what we're going to tell you about today

E o que iremos dizer para vocês hoje

is an effort at Cornell University

é uma tentativa da Universidade Cornell,

and now at the University of Pennsylvania

e agora da Universidade da Pensilvânia,

to try to build tiny robots.

para tentar criar robôs minúsculos.

OK, so that's the goal.

Certo, então este é o objetivo.

But how do we do it?

Mas como fazemos isto?

How do we go about building tiny robots?

Como abordamos a construção de robôs minúsculos?

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

Pablo Picasso, dentre todas as pessoas, nos dá nossa primeira pista.

Picasso said --

Ele disse:

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

(Risos)

(Laughter)

"Good artists copy. Great artists steal."

"Bons artistas copiam. Grandes artistas roubam".

(Laughter)

(Risos)

OK. But steal from what?

Mas roubar de onde?

Well, believe it or not,

Bem, acreditem se quiser,

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

a maioria da tecnologia que precisamos para criar um robô minúsculo já existe.

The semiconductor industry has been getting better and better

O semicondutor industrial está ficando cada vez melhor

at making tinier and tinier devices,

na fabricação de aparelhos cada vez menores,

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

então a esta altura, eles poderiam colocar algo como um milhão de transistores

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

dentro de um pacote do tamanho ocupado por um paramécio unicelular.

a single-celled paramecium.

And it's not just electronics.

E não é apenas nos eletrônicos.

They can also build little sensors,

Eles também podem construir pequenos sensores, LEDs,

LEDs,

whole communication packages that are too small to be seen.

pacotes inteiros de comunicações pequenos demais para serem vistos.

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

Então é isto que vamos fazer.

We're going to steal that technology.

Vamos roubar esta tecnologia.

Here's a robot.

Aqui está um robô.

(Laughter)

(Risos)

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

Eles têm duas partes, conforme foi descoberto:

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

uma cabeça e pernas.

[Steal these: Brains]

[Roube estes: cérebros]

(Laughter)

(Risos)

We're going to call this a legless robot,

Vou chamar este de um robô sem perna,

which may sound exotic,

o que pode soar estranho,

but they're pretty cool all by themselves.

mas eles são muito legais por si sós.

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

Na verdade, a maioria de vocês tem um robô sem perna neste momento.

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

O seu smartphone é o robô sem perna mais bem-sucedido do mundo.

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

Em apenas 15 anos ele dominou o planeta inteiro.

E por que não?

And why not?

It's such a beautiful little machine.

Ele é uma máquina pequena tão bonita.

It's incredibly intelligent,

É incrivelmente inteligente,

it's got great communication skills,

tem excelente capacidade de comunicação

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

e tudo está num pacote que podemos segurar na nossa mão.

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

Gostaríamos de poder construir algo assim,

only down at the cellular scale,

só que em escala celular,

the size of a paramecium.

do tamanho de um paramécio.

And here it is.

E aqui está.

This is our cell-sized smartphone.

Este é o nosso smartphone unicelular.

It even kind of looks like a smartphone,

Ele até mesmo parece um smartphone,

only it's about 10,000 times smaller.

só que é cerca de 10 mil vezes menor.

We call it an OWIC.

Nós o chamados de um OWIC.

[Optical Wireless Integrated Circuits]

[Circuitos integrados de comunicação óptica]

OK, we're not advertisers, all right?

Não estamos fazendo propaganda, certo?

(Laughter)

(Risos)

But it's pretty cool all by itself.

Mas é muito legal por si só.

In fact, this OWIC has a number of parts.

Na verdade, este OWIC tem inúmeras partes.

So up near the top,

Aqui perto da parte superior,

estão estes painéis solares legais e pequenos

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

que acendem no nosso aparelho e ativam um circuito localizado no meio.

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

E o circuito pode guiar um LED minúsculo,

And that circuit can drive a little tiny LED

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

que pode piscar e permitir que o OWIC se comunique conosco.

So unlike your cell phone,

Ao contrário do telefone celular,

the OWIC communicates with light,

o OWIC se comunica com a luz,

sort of like a tiny firefly.

como um vaga-lume minúsculo.

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

Algo muito legal sobre estes OWICs

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

é que não os fabricamos um de cada vez,

soldering all the pieces together.

soldando todas as partes.

We make them in massive parallel.

Os fabricamos em larga escala.

For example, about a million of these OWICs

Por exemplo, cerca de um milhão destes OWICs

can fit on a single four-inch wafer.

cabem numa única bolacha de quatro polegadas.

E assim como o nosso telefone tem vários aplicativos,

And just like your phone has different apps,

you can have different kinds of OWICs.

podemos ter tipos diversos de OWICs.

There can be ones that, say, measure voltage,

Pode haver aqueles que medem voltagem, outros a temperatura

some that measure temperature,

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

ou os que têm apenas uma pequena luz que pisca para nos mostrar que está lá.

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

Estes aparelhos minúsculos são muito legais.

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

E gostaria de explicá-los mais detalhadamente.

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

Mas primeiro, preciso contar outra coisa:

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

curiosidades sobre moedas de um centavo que talvez desconheçam.

So this one is a little bit older penny.

Esta aqui é uma moeda um pouco mais antiga.

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

Tem a imagem do Memorial Lincoln atrás.

But the first thing you might not know,

Mas talvez não saibam que, se a aumentarmos,

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

podemos ver Abraham Lincoln no centro, assim como no verdadeiro Memorial Lincoln,

you can actually see Abraham Lincoln,

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

não muito longe daqui.

What I'm sure you don't know,

Mas certamente não sabem que se a aumentarmos ainda mais,

that if you zoom in even further --

(Laughter)

(Risos)

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

verão que há um OWIC no peito de Lincoln.

(Laughter)

(Risos)

But the cool thing is,

Mas o legal disto,

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

é que poderíamos olhar para ele o dia todo e jamais o notaríamos.

It's invisible to the naked eye.

É invisível a olho nu.

These OWICs are so small,

Estes OWICs são tão pequenos,

and we make them in such parallel fashion,

e nós os fabricamos paralelamente,

that each OWIC costs actually less than a penny.

que cada OWIC custa menos que um centavo.

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

Na verdade, o mais caro neste protótipo é este pequeno adesivo que diz "OWIC".

that says "OWIC."

(Risos)

(Laughter)

That cost about eight cents.

Custou aproximadamente US$ 0,08.

(Laughter)

(Risos)

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

Estamos muito empolgados com eles por várias razões.

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

Por exemplo, podemos usá-los como pequenos crachás de segurança

more identifying than a fingerprint.

que identificam mais do que uma impressão digital.

We're actually putting them inside of other medical instruments

Na verdade, estamos embutindo-os em outros aparelhos médicos

to give other information,

para fornecer outras informações,

and even starting to think about putting them in the brain

e até mesmo pensando em colocá-los no cérebro

to listen to neurons one at a time.

para escutar aos neurônios um a um.

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

Há apenas uma coisa errada com os OWICs:

it's not a robot.

eles não são um robô.

It's just a head.

São apenas uma cabeça.

(Laughter)

(Risos)

And I think we'll all agree

E acho que todos concordamos

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

que metade de um robô não é um robô inteiro.

Without the legs, we've got basically nothing.

Sem pernas, não temos basicamente nada.

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

MM: Precisamos de pernas também, se quisermos construir um robô.

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

Acontece que não podemos simplesmente roubar

some preexisting technology.

alguma tecnologia pré-existente.

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

Se quisermos pernas no robô minúsculo, devemos ter acionadores, partes móveis.

They have to satisfy a lot of different requirements.

Estes precisam satisfazer a vários requisitos diferentes,

They need to be low voltage.

como ter baixa voltagem e energia, também.

They need to be low power, too.

But most importantly, they have to be small.

Mas o mais importante: precisam ser pequenos.

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

Se quisermos criar um robô unicelular, precisamos de pernas de tamanho celular.

Now, nobody knows how to build that.

Ninguém sabe como criar isto.

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

Não havia tecnologia que preenchia a todas estas exigências.

To make our legs for our tiny robots,

Para fazer as pernas dos nossos robôs minúsculos,

we had to make something new.

tivemos que criar algo novo.

So here's what we built.

Construímos um dos nossos acionadores, ao qual estou aplicando voltagem.

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

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

Quando o faço, vemos que o acionador responde enrolando-se.

Now, this might not look like much,

Isto pode não parecer muito,

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

mas se colocássemos uma hemácia na tela, seria de cerca desse tamanho,

então estes são caracóis incrivelmente minúsculos,

so these are unbelievably tiny curls.

They're unbelievably small,

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

ainda assim, o acionador pode dobrar-se e desdobrar-se facilmente, sem quebrar.

So how do we do it?

Como fazemos isto?

Well, the actuator is made from a layer of platinum

Ele é feito de um camada de platina de cerca de 12 átomos de espessura.

just a dozen atoms or so thick.

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

Se pegarmos platina e colocá-la em água e submetê-la à voltagem,

and apply a voltage to it,

atoms from the water will attach or remove themselves

átomos da água irão se atrair ou repelir da superfície de platina,

from the surface of the platinum,

dependendo da voltagem que utilizarmos.

depending on how much voltage you use.

Isto cria uma força

This creates a force,

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

que pode ser usada num acionador de voltagem controlada.

The key here was to make everything ultrathin.

O segredo aqui foi fazer tudo ultrafino.

Then your actuator is flexible enough

Assim, o acionador é flexível o bastante

to bend to these small sizes without breaking,

para se dobrar em tamanhos pequenos sem romper,

and it can use the forces that come about

e conseguir usar as forças aplicadas

from just attaching or removing a single layer of atoms.

através da adição ou remoção de uma única camada de átomos.

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

E não precisamos construí-los um a um.

In fact, just like the OWICs,

Na verdade, assim como os OWICs,

we can build them massively in parallel as well.

podemos produzi-los em grande escala.

So here's a couple thousand or so actuators,

Aqui estão cerca de alguns milhares de acionadores,

and all I'm doing is applying a voltage,

e só estou aplicando uma voltagem,

and they all wave,

e todos ondulam,

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

parecendo-se nada mais do que pernas de um exército de robôs futurísticos.

(Laughter)

(Risos)

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

Agora temos os cérebros e os músculos.

We've got the smarts and the actuators.

Temos a inteligência e os acionadores.

The OWICs are the brains.

Os OWICs são os cérebros.

They give us sensors, they give us power supplies,

Eles nos dão sensores e fontes de energia,

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

bem como um sistema de comunicação de via dupla por luz.

As camadas de platina são os músculos.

The platinum layers are the muscle.

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

São elas que irão mover o robô.

Now we can take those two pieces, put them together

Agora podemos pegar essas duas partes, uni-las

and start to build our tiny, tiny robots.

e começar a construir nossos minúsculos robôs.

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

Primeiro, queríamos criar algo muito simples.

This robot walks around under user control.

Este robô anda por aí sob comando do usuário.

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

No centro há painéis solares e alguns fios ligados a ele.

That's the OWIC.

Isto é o OWIC.

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

Eles são conectados a pernas que têm um camada de platina

and these rigid panels that we put on top

e painéis rígidos que colocamos por cima

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

para dizer às pernas como dobrar-se, que forma deveriam ter.

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

A ideia é que ao disparar um laser nos diversos painéis solares,

podemos decidir qual perna queremos que ele mova,

you can choose which leg you want to move

e fazer com que o robô ande.

and make the robot walk around.

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

Claro que não precisamos construí-los um de cada vez,

We build them massively in parallel as well.

mas em grande escala, também.

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

Podemos criar cerca de um milhão de robôs num único biscoito de quatro polegadas.

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

Por exemplo, a imagem à esquerda é um chip

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

que tem cerca de 10 mil robôs nele.

Now, in our world, the macro world,

Em nosso mundo, o macromundo,

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

isso pode parecer um novo microprocessador ou algo do tipo.

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

Mas se pegarmos o chip e colocá-lo no microscópio,

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

veremos milhares de minúsculos robôs.

Now, these robots are still stuck down.

E eles ainda estão ligados à superfície na qual os construímos.

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

Para que eles caminhem, precisamos soltá-los.

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

Queríamos mostrar ao vivo como fazemos, como soltamos o exército de robôs,

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

but the process involves highly dangerous chemicals,

mas o processo envolve elementos químicos altamente perigosos,

like, really nasty stuff,

bem perigosos mesmo,

e estamos a cerca de 1,6 quilômetros da Casa Branca, não é?

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

Yeah. They wouldn't let us do it.

Sim. Eles não nos deixariam fazer isto.

So --

(Risos)

(Laughter)

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

Vamos exibir um filme para vocês.

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

Vemos aqui os estágios finais do acionamento dos robôs.

We're using chemicals

Estamos usando elementos químicos pra extrair o substrato embaixo dos robôs.

to etch the substrate out from underneath the robots.

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

Uma vez dissolvido, os robôs estão livres para tomar suas formas finais.

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

Podemos ver aqui, um rendimento de cerca de 90%,

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

o que significa que quase todos os 10 mil que construímos,

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

é um robô que podemos utilizar e controlar mais tarde.

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

Podemos pegar estes robôs e também colocá-los em lugares.

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

Se observarem o filme à esquerda, há robôs na água.

Vou chegar perto com uma pipeta, e consigo sugar todos eles.

I'm going to come along with a pipette,

and I can vacuum them all up.

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

Quando os jogamos para fora da pipeta,

they're just fine.

eles estão bem.

In fact, these robots are so small,

Eles são pequenos o bastante para passar pela agulha subcutânea mais fina

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

que conseguirmos encontrar.

you can buy.

Yeah, so if you wanted to,

Sim, se você quisesse,

you could inject yourself full of robots.

poderia se injetar com robôs.

(Laughter)

(Risos)

I think they're into it.

Acho que gostaram da ideia.

(Laughter)

(Risos)

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

À direita está um robô que colocamos em água de reservatório.

I want you to wait for just one second.

Quero que esperem um segundo.

Ooop!

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

Viram isto? Não era um tubarão. Era um paramécio.

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

Esse é o mundo no qual eles vivem.

OK, so this is all well and good,

Tudo está bem, mas agora podem estar se perguntando:

but you might be wondering at this point,

"Well, do they walk?"

"Bem, eles andam?"

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

É o que eles supostamente fazem.

Tomara. Vamos descobrir.

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

Eis um robô e os painéis solares no meio; são estes retângulos pequenos.

Those are those little rectangles.

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

Quero que observem o painel solar mais próximo do topo do slide.

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

Veem aquele pontinho branco? Aquilo é um ponto de laser.

Now watch what happens when we start switching that laser

Agora observem o que acontece quando começamos a mover o laser

between different solar cells on the robot.

entre os diferentes painéis solares do robô.

Off it goes!

Aqui vai!

(Applause)

(Aplausos)

Yeah!

(Applause)

Off goes the robot marching around the microworld.

Aqui vai o robô marchando pelo micromundo.

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

Uma coisa legal sobre este filme é que estou pilotando o robô neste aqui.

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 fato, por seis meses, meu trabalho foi disparar laser nesses robôs minúsculos

e pilotá-los pelo micromundo.

to pilot them around the microworld.

This was actually my job.

Este era de fato o meu trabalho.

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

Pelo que sei, este é o trabalho mais legal do mundo.

(Laughter)

(Risos)

It was just the feeling of total excitement,

Era um sentimento de empolgação total,

like you're doing the impossible.

como se estivesse fazendo o impossível.

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

Um sentimento de admiração como o da primeira vez que olhei por um microscópio,

as a kid staring at that rotifer.

quando era criança observando aquele rotífero.

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

Agora sou pai, tenho um filho com quase três anos de idade.

Mas um dia, ele irá olhar por um microscópio como aquele lá.

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

And I often wonder:

E eu frequentemente me pergunto:

What is he going to see?

"O que ele irá ver?"

Instead of just watching the microworld,

Ao invés de apenas observar o micromundo,

we as humans can now build technology to shape it,

nós humanos podemos agora construir tecnologia para moldá-la,

interagir com ela e construí-la.

to interact with it, to engineer it.

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

Em 30 anos, quando meu filho tiver a minha idade, o que faremos com esta aptidão?

Will microrobots live in our bloodstream,

Os microrobôs viverão em nossa corrente sanguínea

as common as bacteria?

assim como as bactérias?

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

Viverão em nossas plantações e combaterão pragas?

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

Eles nos dirão quando temos infecções ou combaterão células cancerígenas uma a uma?

PM: And one cool part is,

PM: E uma parte muito legal é que vocês poderão participar desta revolução.

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

Daqui uns dez anos, quando comprarmos o novo iPhone15x Moto,

Ten years or so from now,

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

ou seja lá como será chamado,

(Laughter)

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

ele poderá vir com um pequeno pote com milhares de robôs minúsculos nele

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

que poderemos controlar por um aplicativo no nosso celular.

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

Se quiserem dirigir um paramécio, vá em frente.

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

Se quiserem animar a festa dançante dos menores robôs do mundo,

make it happen.

façam acontecer.

(Laughter)

(Risos)

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

E eu, particularmente, estou muito empolgado para este dia chegar.

MM: Thank you.

MM: Obrigado.

(Applause)

(Aplausos)