Robots microscópicos inteligentes: así son las máquinas invisibles que ya perciben, piensan y actúan
Más pequeños que un grano de arena y comparables al tamaño de una célula, estos robots integran sensores, memoria y computación propia. Por primera vez, la robótica logra concentrar percepción, decisión y movimiento autónomo en una máquina invisible al ojo humano.
Por Enrique Coperías
Un microrrobot de silicio, a la derecha, junto a una célula biológica, observado a escala microscópica. Estos robots, del tamaño de un organismo unicelular, integran sensores, memoria, computación digital y sistemas de movimiento autónomo, lo que les permite percibir su entorno, tomar decisiones y modificar su comportamiento sin control externo, según describe el estudio publicado en Science Robotics. Crédito: IA-DALL-E-RexMolón-Producciones
Uno de los sueños de la robótica es cruzar la línea que la separa de la biología, esto es, construir máquinas microscópicas tan pequeñas y autónomas como los microorganismos que pueblan el planeta desde hace miles de millones de años. Bacterias, algas o paramecios —organismos formados por una sola célula— son capaces de detectar estímulos, tomar decisiones, desplazarse y adaptarse a su entorno con una eficiencia que todavía hoy asombra a la ingeniería.
Ahora, un equipo internacional de investigadores de las universidades de Pensilvania y Míchigan, en Estados Unidos. ha dado un paso decisivo para hacer realidad dicho sueño: han creado robots microscópicos que no solo se mueven, sino que también perciben, calculan, almacenan información y cambian su comportamiento sin necesidad de control externo.
El avance, publicado en la revista Science Robotics, describe la fabricación de robots autónomos de apenas unas centenas de micrómetros —más pequeños que un grano de arena y comparables en tamaño a una célula grande— que integran en su interior sensores, memoria, un procesador digital, sistemas de comunicación y mecanismos de propulsión. Todo ello concentrado en un volumen tan diminuto que resulta invisible al ojo humano. No se trata de simples dispositivos reactivos, sino de máquinas inteligentes capaces de ejecutar programas, interpretar datos del entorno y actuar en consecuencia.
Por qué la robótica no había logrado miniaturizar la inteligencia
Hasta ahora, la mayoría de los microrrobots dependían de grandes equipos externos, campos magnéticos, ultrasonidos y complejas instalaciones ópticas, para moverse o tomar decisiones. En esos sistemas, la inteligencia artificial (IA) residía fuera del robot, no en su interior. El nuevo enfoque rompe con esa lógica: el cerebro está dentro.
En palabras de Maya M. Lassiter, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y de Sistemas en la Universidad de Pensilvania y coautora del estudio, «cada robot lleva consigo un pequeño ordenador digital, diseñado específicamente para funcionar con una potencia ínfima, del orden de decenas de nanovatios, una cantidad de energía similar a la que consume una célula viva».
El reto no era menor. A medida que los dispositivos electrónicos se hacen más pequeños, aparecen problemas físicos difíciles de sortear:
✅ Las fugas de corriente aumentan.
✅ La energía disponible se reduce drásticamente.
✅ Muchos métodos de locomoción dejan de ser viables.
Durante años, ese muro tecnológico ha impedido que la robótica microscópica bajara del umbral del milímetro sin renunciar a funciones clave como el cálculo, la toma de decisiones o la autonomía. El nuevo trabajo demuestra que ese límite ya no es infranqueable.
Cómo funcionan estos microrrobots autónomos
La clave de la nueva investigación reside en aprovechar las técnicas de fabricación de la industria de los semiconductores. Los robots se producen en masa, sobre obleas de silicio, utilizando procesos litográficos similares a los de los microchips comerciales.
En cada oblea, se fabrican cientos de robots idénticos, cada uno con su propio conjunto de células fotovoltaicas, que convierten la luz en electricidad, sensores de temperatura y de campo eléctrico, memoria, un procesador y electrodos para moverse. Tras el proceso de fabricación, los robots se liberan del sustrato y quedan flotando en una solución líquida, listos para operar.
El cerebro de estos microrrobots autónomos es un procesador digital ultracompacto con una arquitectura diseñada a medida. Su memoria integrada es minúscula, apenas unos cientos de bits, pero suficiente gracias a un conjunto de instrucciones optimizadas. En lugar de ejecutar largas secuencias de órdenes simples, el procesador utiliza comandos complejos que encapsulan acciones completas como medir la temperatura, moverse durante un tiempo determinado o transmitir datos.
De este modo, el robot puede ejecutar comportamientos sofisticados con programas extremadamente cortos.
Tras retirar la capa protectora final, los microrrobots quedan liberados de la oblea de silicio y pasan a la solución líquida de forma simultánea. Este proceso permite obtener decenas de robots funcionales en cada lote de fabricación, con un rendimiento cercano al 50%. Cortesía: Maya M. Lassiter et al.
Microrrobots que se mueven con propulsión electrocinética
La comunicación y la programación se realizan mediante luz. Un sistema externo emite destellos luminosos codificados que el robot interpreta como instrucciones, siempre que reconozca antes una secuencia de seguridad, una especie de contraseña digital. Así se evita que cambios aleatorios en la iluminación alteren su comportamiento. Una vez cargado el programa, el robot funciona de manera completamente autónoma: no necesita más órdenes para decidir qué hacer.
Moverse a esa escala también exige soluciones poco convencionales. Los robots no tienen ruedas ni patas. En su lugar, utilizan propulsión electrocinética: al aplicar pequeñas diferencias de voltaje entre sus electrodos, generan campos eléctricos que arrastran los iones del líquido que los rodea, creando corrientes microscópicas que los impulsan. Cambiando la polaridad de los electrodos, el robot puede avanzar, girar, desplazarse lateralmente o describir trayectorias curvas.
Aunque su velocidad es modesta —unos pocos micrómetros por segundo—, es suficiente para explorar su entorno inmediato.
Robots que perciben el entorno y toman decisiones
Pero lo más interesante ocurre cuando percepción, cálculo y movimiento se combinan. En uno de los experimentos, los investigadores programaron a los robots para medir la temperatura del entorno y transmitir información utilizando su propio movimiento como señal. El robot detecta la temperatura, la convierte en un valor digital y luego ejecuta una secuencia de desplazamientos codificados que un observador externo puede descifrar.
En pruebas de laboratorio, las mediciones coincidieron con las obtenidas mediante sensores convencionales, con una precisión notable para un dispositivo tan pequeño.
En otro experimento, los microrrobots inteligentes demostraron una forma primitiva de comportamiento adaptativo. Colocados en un entorno con gradientes térmicos, fueron programados para explorar cuando detectaban que la temperatura disminuía y para detenerse y girar sobre sí mismos cuando encontraban una zona más cálida. El resultado es un movimiento que recuerda, de forma rudimentaria, a la termotaxis de los organismos vivos: una búsqueda activa guiada por señales del entorno.
Aplicaciones futuras de los microrrobots
Este tipo de capacidades abre un abanico de aplicaciones potenciales. En biomedicina, robots de este tamaño podrían medir variables físicas o químicas en espacios inaccesibles para instrumentos convencionales, como microcanales, tejidos o entornos celulares. En el futuro, versiones más avanzadas podrían liberar fármacos en respuesta a señales locales, sin necesidad de órdenes externas.
En investigación científica, los microrrobots permitirían estudiar procesos biológicos desde dentro, con sensores móviles que se adaptan a un entorno cambiante.
Los autores subrayan además un aspecto clave: la escalabilidad industrial. Al fabricarse con técnicas industriales, el coste por robot podría reducirse hasta unos pocos céntimos si se produjeran a gran escala. Esto permitiría desplegar enjambres de microrrobots trabajando de forma coordinada, aunque cada uno sea extremadamente simple. Incluso sin comunicación directa entre ellos, la programación individual mediante códigos ópticos permitiría asignar tareas distintas a diferentes grupos.
Un cambio de paradigma en la robótica
Por supuesto, el camino hacia aplicaciones reales todavía es largo. Será necesario mejorar los sistemas de energía, aumentar la memoria, desarrollar nuevos tipos de actuadores y garantizar la biocompatibilidad en entornos vivos. Pero el principio fundamental ya está demostrado: es posible integrar percepción, cálculo y acción en un robot del tamaño de una célula.
En cierto modo, estos robots microscópicos inteligentes representan un cambio de paradigma. En lugar de máquinas controladas desde fuera, son sistemas completos y autónomos, capaces de tomar decisiones con la información que obtienen por sí mismos.
Son todavía muy simples, pero también lo fueron las primeras computadoras que ocupaban habitaciones enteras. La diferencia es que, esta vez, la revolución tecnológica cabe en la punta de un alfiler.▪️
Fuente: Maya M. Lassiter et al. Microscopic robots that sense, think, act, and compute. Science Robotics (2025). DOI:10.1126/scirobotics.adu8009
