研究者たちが空飛ぶマイクロチップの群れを設計し、悪用しないことを約束

ノースウェスタン大学のエンジニアは、史上初のバッテリーレスマイクロフライヤーの設計について詳しく説明しました。今週のNature誌に掲載された記事では、人類史上最小の飛行構造物と称される飛行構造物の研究開発プロセスが明らかにされました。飛行構造物は、最終的には「小型化された無線電子機器の大規模な分散型集合体」として機能することが計画されており、環境保護活動を行う人たちの群れとなります。データの運搬、周囲のスキャン、無線通信などの機能を持つことが計画されています。

例えば、大気質のモニタリング（および気象現象との相互作用の可能性）、空気感染症の蔓延防止、農業における種子の自動散布、野生生物の非侵入型モニタリング、法執行機関における爆発物検知ソリューション、大規模なデータ分散システム......あるいは、ボンド映画に出てくるような大規模な監視メカニズムや生物戦争のツールとして。

時と歴史が示しているように、テクノロジーは本質的に中立であると主張されることが多いが、人間がそれを利用することは全く別の問題です。ブラック・ミラーがすでに同様のコンセプトで描いているように、ワンダーテクノロジーの終末論は確かに容易に想像できます。

しかし、このような想像のプラス面は、テクノロジーとの付き合い方で避けなければならないことを正確に示してくれるので、代わりにその利点に目を向けることができるのです。

マイクロチップのパワーレスデザインは、カエデのプロペラの種であるサマラの実からヒントを得ました。チップには、制御可能なブースターなどはありません。チップには制御可能なブースターなどはなく、小さな電子機器は物理的に空気の流れに乗って移動し、維持されます。マイクロフライヤーというよりはグライダーと呼んだほうが正確かもしれません。

ノースウェスタン大学の研究者ではありませんが、「これらの構造物が空気中を落下するとき、空気と翼の相互作用によって回転運動が起こり、非常に安定したゆっくりとした落下速度が得られます」と、装置を開発したエンジニアの一人であるJohn A. Rogersは述べました。

マイクロフライヤーの最適化は、コンピュータモデルを用いて行われ、ゆっくりと落下しながら広範囲に拡散することができる適切なデザインを探しました。コンピュータモデルを作成したYonggang Huangは、「コンピュータモデルを使うことで、最小の終末速度が得られるようにフライヤーの構造を迅速に設計最適化することができます。「これは試行錯誤的な実験では不可能なことです」。

実際のフライヤーでは、まず2次元の平面的なベースを作り、そこにすべての電子機器を収めます。ここには、センサー、電源、無線通信用のアンテナ、データを保存するための組み込みメモリなど、超小型化された技術が詰め込まれており、電子機器の内容をカスタマイズすることができます。これは、大量生産を行う上で特に重要なことです。半導体製造業界では、平面的なプロセスが重要な役割を果たしています。「2次元の前駆体から3次元の構造体を作るという戦略は、既存の半導体デバイスがすべて平面レイアウトで作られているため、強力なものとなります。家電業界で使用されている最先端の材料と製造方法を利用して、標準的な平らなチップのようなデザインを作ることができるのです。そして、飛び出す絵本のような原理で、それらを3Dの飛び出す形に変換するだけです」。

ベースは「わずかに引き伸ばされたゴム製の基板」に接着されており、これを緩めると「制御された座屈プロセス（...）により、翼が正確に定義された3次元の形に "飛び出す"」ようになります。マイクロフライヤーは空中に放たなければなりません。これが高くなればなるほど、マイクロフライヤーの拡散能力は高まります。また、マイクロフライヤーの落下速度が遅ければ遅いほど、放たれた場所から遠くに散らばることができます。そのため、飛行時間を長くすることが技術者の大きな目標の一つでした。

ロジャースは、「私たちは自然に勝てたと思っています。「少なくとも狭い意味では、植物や樹木から得られる同等の種子よりも安定した軌道で、より遅い終端速度で落下する構造体を作ることができました」。

しかし、このような技術がさらに推し進められ、実際に使用されるようになった場合、電子的なゴミはどうなるのでしょうか？雲やマイクロフライヤーの群れが地面に落ちて、地下鉄に向かって走る私たちのスニーカーの下に押しつぶされてしまうのではないか？しかし、ノットウェスタン大学では、トランジェントエレクトロニクス（使用後に生分解される電子機器）の研究が行われています。

「私たちは、分解可能なポリマー、堆肥化可能な導体、溶解可能な集積回路チップを用いて、このような物理的に一時的なエレクトロニクスシステムを製造していますが、これらは水にさらされると自然に消滅し、環境に優しい最終製品となります」とロジャーは語りました。「大量のマイクロフライヤーを回収するのは難しいと考えています。この懸念に対処するために、環境再吸収性バージョンは、自然かつ無害に溶解します。" 」