Doorbraak in AI-robotica: Autonomie bereikt op ongekende schaal

Onderzoekers van de University of Pennsylvania en de University of Michigan hebben eind december 2025 een fundamentele grens in kunstmatige intelligentie en robotica doorbroken. Ze presenteren een autonome robot die kleiner is dan een halve millimeter en die zelfstandig kan waarnemen, beslissen en handelen met behulp van ingebouwde AI.

Het onderzoek verschijnt in het wetenschappelijke tijdschrift Science Robotics en laat zien dat autonomie op microschaal niet langer theoretisch is. De robot combineert sensoren, een computer, geheugen en aandrijving op een chip die nauwelijks zichtbaar is voor het menselijk oog.

De microrobot meet ongeveer 0,2 bij 0,3 millimeter en is slechts 50 micrometer dik. Dat is vergelijkbaar met de grootte van micro-organismen. Tot nu toe verloren robots op deze schaal hun autonomie en waren ze afhankelijk van externe besturing via magneten, kabels of elektrische velden.

Volgens hoofdonderzoeker Marc Miskin, universitair docent elektrotechniek aan Penn, is juist de integratie van extreem efficiënte AI-algoritmen de sleutel. De robot verwerkt sensorinformatie lokaal en neemt zelf beslissingen zonder menselijke tussenkomst.

De AI stuurt onder meer de navigatie. De robot kan temperatuurverschillen van slechts een derde graad Celsius detecteren en hier direct op reageren door van richting te veranderen. Dit maakt doelgericht gedrag mogelijk, zelfs in complexe vloeistoffen.

Op microschaal gelden andere natuurwetten. Zwaartekracht en traagheid spelen nauwelijks een rol. Stroperigheid en weerstand domineren elke beweging. Klassieke robotonderdelen zoals poten of scharnieren falen hier vrijwel altijd.

De onderzoekers kozen daarom voor een radicaal andere aanpak. De robot wekt met elektrische velden ionen in de vloeistof op. Deze ionen slepen watermoleculen mee en creëren zo een stroming die de robot voortduwt. De AI bepaalt continu hoe sterk en in welke richting dit veld wordt opgewekt.

Doordat het ontwerp geen bewegende onderdelen bevat, is de robot uitzonderlijk robuust. Tests tonen aan dat hij maandenlang kan functioneren nadat hij is opgeladen met LED-licht.

De grootste technische uitdaging lag bij de elektronica. De zonnepanelen op de robot leveren slechts 75 nanowatt vermogen. Dat is meer dan 100.000 keer minder dan een smartwatch verbruikt.

Het team uit Michigan, onder leiding van David Blaauw, ontwikkelde daarom AI-hardware die draait op extreem lage spanning. De circuits gebruiken meer dan duizend keer minder energie dan conventionele ontwerpen.

Ook de software is radicaal vereenvoudigd. Taken die normaal tientallen instructies vereisen, zijn samengevoegd tot één gespecialiseerde AI-instructie. Zo past het programma in het minuscule geheugen.

Omdat er geen ruimte is voor antennes of zenders, communiceren de robots via hun bewegingen. De AI codeert meetgegevens in specifieke bewegingspatronen, vergelijkbaar met de dans waarmee bijen informatie delen.

Onderzoekers kunnen deze bewegingen analyseren en zo bijvoorbeeld temperatuurdata uitlezen. Elke robot heeft bovendien een uniek lichtadres. Met gerichte lichtpulsen kunnen verschillende robots afzonderlijke AI-instructies ontvangen.

De robots worden geproduceerd met standaard CMOS-technologie, dezelfde techniek als bij computerchips. Hierdoor kunnen duizenden robots tegelijk worden gemaakt tegen extreem lage kosten. De geschatte prijs ligt rond één cent per robot.

Volgens de onderzoekers vormt dit werk de basis voor toekomstige AI-toepassingen in medische diagnostiek, milieumonitoring en precisietechnologie. Denk aan zwermen microrobots die autonoom vervuiling opsporen of medische metingen uitvoeren in het menselijk lichaam.