La miniaturisation a toujours représenté l'un des défis les plus ardus de l'histoire de la robotique. Si les ingénieurs ont réalisé des progrès spectaculaires dans la réduction de la taille des composants électroniques au cours des dernières décennies, la construction de robots autonomes miniatures s'est heurtée à un mur invisible qu'est la barre du millimètre. 

Jusqu'à présent, les constructeurs n'avaient jamais réussi à franchir ce seuil critique tout en conservant une autonomie fonctionnelle. La raison est simple mais coriace, à cette échelle, les lois de la physique changent. Les bras et les jambes mécaniques deviennent trop fragiles, et surtout, la gravité et l'inertie s'effacent au profit de la traînée et de la viscosité. C'est dans ce contexte complexe que des chercheurs américains viennent d'annoncer une percée majeure, résolvant un défi vieux de quarante ans. Une collaboration entre l'université de Pennsylvanie et celle du Michigan a abouti à la création d'un nouveau robot plus petit qu'un grain de sel. Mesurant à peine 200 x 300 x 50 micromètres, soit 0,3 mm sur son côté le plus long, cette machine se situe bien en deçà du seuil du millimètre. Pourtant, malgré sa taille infime, ce dispositif est capable de percevoir son environnement, de prendre des décisions de manière autonome, et de se déplacer librement dans l'eau.

Ce qui distingue véritablement cette invention, c'est son indépendance totale. Contrairement à d'autres micro-dispositifs qui dépendent de champs magnétiques externes ou de fils pour fonctionner, ce robot opère seul. Il est conçu pour être produit en masse à un coût dérisoire, estimé à environ un centime l'unité. Mark Miskin, professeur adjoint en ingénierie des systèmes électriques à l'université de Pennsylvanie, souligne l'importance de cette avancée en expliquant qu'ils ont réussi à réduire un robot autonome à un dix-millième de la taille d'un modèle conventionnel, ouvrant ainsi une toute nouvelle échelle pour la robotique programmable.

Pour réussir cet exploit, l'équipe a dû réinventer la locomotion. Dans le monde microscopique, nager est une tâche ardue. La viscosité de l'eau est telle que pour un micro-robot, le liquide ressemble davantage à du goudron épais. Les méthodes traditionnelles, basées sur la troisième loi de Newton (action-réaction), sont inefficaces ici. Les chercheurs ont donc abandonné les pièces mobiles pour un système de propulsion électrique. Le robot génère un champ électrique qui pousse doucement les particules chargées dans le liquide environnant, créant un courant d'eau autour de lui. Alimenté par la lumière d'une LED, ce système est extrêmement durable, capable de fonctionner en continu pendant des mois sans usure mécanique.

La propulsion ne suffit pourtant pas à créer un robot utile. Il faut aussi de l'intelligence. C'est ici qu'intervient l'équipe de David Blau de l'université du Michigan, détentrice du record du plus petit ordinateur au monde. Le challenge principal était l'énergie. Les panneaux solaires du robot ne génèrent que 75 nanowatts, soit moins d'un cent-millième de la consommation d'une montre connectée. Pour contourner cet obstacle, l'équipe a conçu un circuit spécial fonctionnant à très basse tension et a condensé le programme de navigation en une instruction unique et compacte.

Le résultat est un robot capable de détecter des changements de température et de communiquer ses découvertes. Faute d'espace pour des antennes radio classiques, il utilise une méthode inspirée des abeilles. Il "danse". En observant ses mouvements au microscope, les chercheurs peuvent décoder les informations transmises. Chaque unité possède une identité propre et peut recevoir des instructions distinctes, permettant à ces machines minuscules de travailler en essaim pour accomplir des tâches complexes.

Cette innovation marque la première fois qu'un système informatique complet, doté de processeur, de mémoire et de capteurs, est monté sur un robot de moins d'un millimètre. En fonctionnant à l'échelle d'un microbe, ces appareils ouvrent la voie à des applications révolutionnaires, allant de la surveillance cellulaire en médecine à l'assemblage de micro-dispositifs industriels.