אבק שואב

השלב הבא במזעור: מערכת חישה, תקשורת לייזר ומקור כוח בתוך גרגר של מילימטר מעוקב
https://www.hayadan.org.il/nano021100.html

אהרון האופטמן

בעגה הטכנולוגית זה נקרא MEMS, ראשי תיבות של “מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות”. אבל אנשי המחלקה למיקרו-רובוטיקה באוניברסיטת ברקלי בקליפורניה אוהבים לבחור שמות ציוריים לפרויקטים שלהם: “אבק חכם”, “גרגרים אלקטרוניים”, “סיליקון הולך”. שמות משונים, המתארים בדיוק את מה שמתפתח במעבדות בברקלי ובמקומות אחרים. הכל מבוסס על ההתקדמות המדהימה במזעור; לא רק המזעור המוכר של שבבים אלקטרוניים, אלא גם של רכיבים מכניים ואופטיים.

בשיטות הדומות לאלה של תעשיית המיקרו-אלקטרוניקה, אפשר כיום “לגלף” בתוך פיסות סיליקון לא רק מעגלים אלקטרוניים אלא גם גלגלי שיניים, צירים, זרועות, מנופים ומראות בגודל זערורי של מיקרונים. אם מוסיפים לכך את היכולת של ה”גרגרים החכמים” האלה לתקשר זה עם זה, עם מחשב מרכזי מרוחק ועם רשת האינטרנט (ומדובר על כמות גדולה של גרגרים, אלפים או אולי מיליונים, שיימצאו בכל מקום: על גופנו, בבגדינו, בבית, במקרר, במשרד, במכונית), מתקבל מרחב אדיר לרעיונות עתידיים הממתינים רק לדמיון האנושי.

רעיון כזה, שכבר נמצא בפיתוח, הוא האבק החכם של פרופ' כריס פיסטר מאוניברסיטת ברקלי. המטרה: לדחוס מערכת חישה ותקשורת ומקור כוח בתוך “גרגר” שגודלו מילימטר מעוקב, ובעתיד אף פחות. יותר מכך: “נחיל” של גרגרים כאלה יוכל לתפקד כישות מתואמת אחת, כשכל הגרגרים מתקשרים ביניהם לצורך ביצוע משימתם. ומהי המשימה? כאן הדמיון יכול להתחיל להתפרע. אם אתם חושבים על נחיל של אבק-חישנים המספקים מודיעין צבאי או אולי משמשים לריגול תעשייתי, אתם לא מגזימים (לנגב מהר את האבק, האויב מאזין!).

מי שממנת את ה”משחקים” של פיסטר היא DARPA, הסוכנות למחקר בטחוני מתקדם של ארה”ב. המחקר בתחום החל ב-1993, לאחר שבסדנת חשיבה מיוחדת שנערכה בעבור DARPA נסקרו ההשלכות הצפויות של מהפכת המזעור האלקטרו-מכני ושל ההתקדמות ב”מערכות אוטונומיות” (רובוטים בעלי יכולת קבלת החלטות עצמאית) על הלוחמה העתידית. בין השאר דובר שם על אפשרות לפתח, ולא בעתיד הרחוק, את “הזבוב” – חישן זעיר עם כושר תנועה עצמאית, שיופעל ב”להקות” שיאספו מודיעין רב ערך, או יתריעו על נוכחות חומרי לחימה כימיים ואחרים. דובר גם על גירסה עתידנית קצת יותר – “הצרעה”: “זבוב” שלא רק קולט ומשדר מידע אלא גם “עוקץ” – פוגע פיסית במערכות שונות.

אבל פיסטר וחבריו צופים ל”אבק החכם” יישומים רבים אחרים – סימפטיים הרבה יותר. למשל, מקלדת וירטואלית: כפפה נוחה עם “גרגרים חכמים”, החשים את תנועת האצבעות ומשדרים בתקשורת אלחוטית את הפקודות המתאימות למחשב (בעיקרון אפשר לוותר על הכפפה ולהצמיד את הגרגרים ישר לאצבעות). ובעצם, למה להסתפק במקלדת אם יהיה אפשר לפסל בדרך זו צורות תלת ממדיות ב”פלסטלינה וירטואלית”, לנגן בפסנתר וירטואלי, או לשוחח בשפת סימנים כשהמחשב מתרגם את הסימנים לדיבור?

יישום עתידי אחר הוא ניהול של כל מלאי המצרכים בבית (או במרכול), או כדברי קיסטר: “הבקבוק מדבר עם הקופסה, הקופסה עם המכל, המכל עם המשאית, המשאית עם המחסן, והמחסן עם האינטרנט. תדעו כל הזמן כמה מצרכים יש לכם, איפה הם ומה מצבם”. רעיון אחר הוא אמצעי תקשורת לסובלים מוגבלות פיסית קשה. על שפת סימנים כבר דיברנו, אך חשבו על אדם המשותק בכל גופו המתקשר עם סביבתו בעזרת “גרגרים חכמים” המוצמדים לעפעפיו או לאיבר אחר המסוגל לנוע; ותארו לעצמכם בית חולים שבו כל המכשירים מצוידים ב”גרגרים חכמים” מרושתים (המזרק “יודע” אם הוא מוחדר לחולה הנכון); או גירסה אחרת שבה הרכיבים הללו משולבים בביגוד של תינוק וחשים כל הזמן את הנשימה והחום ומתריעים על בעיות; או “אבק חכם” המפוזר באטמוספירה לצורך חיזוי מדויק של מזג אוויר, לרבות מעקב אחרי היווצרות סופת טורנדו. פיסטר מדמיין מטוסים הפולטים חלקיקי אבק חכמים כל כמה שניות, ונותנים לכל המטוסים בסביבה מידע בזמן אמת על מערבולות וכיסי אוויר.

פיסטר הצליח כבר ליצור “גרגר חכם” בגודל 5 מ”מ. הישג לא קטן, בהתחשב בכך שהחלקיק הקטנטן הזה כולל, בנוסף לאלקטרוניקה, דיודת לייזר ומערכת מכנית המסיטה במהירות מראה זעירה וכך מאפשרת תמסורת אותות אופטיים, וגם תא סולרי המספק את האנרגיה הדרושה. בתוך שנה-שנתיים הם מקווים לדחוס את כל זה ל”גרגר” של מילימטר אחד (קרוב לגודלו של גרגר חול), שיוכל לנוע בכוחות עצמו. והמחיר? כ-10 סנט ליחידה בתוך שנים אחדות, צופה פיסטר.

ד”ר האופטמן הוא חוקר בכיר במרכז הבינתחומי לחיזוי טכנולוגי באוניברסיטת תל אביב

{הופיע בעיתון הארץ, 2/11/2000}

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~315655589~~~191&SiteName=hayadan