Programovatelná záležitost: jak nám roboti usnadní život – a vystaví je riziku. Programovatelná záležitost Poskytování energie obřímu shluku nanorobotů je samostatný nepříjemný problém. Ale pokud nechceme používat nějaký externí stroj,

Od prvních krůčků kosmonautiky jen zřídka podnítil technický projekt představivost novinářů a futurologů. Málokterý designový nápad by nás mohl přimět tolik věřit v realitu techno-noční můry Transformers nebo v materializaci duchů přímo z obrazovky. Obrázky budoucnosti jsou kresleny jeden po druhém lákavěji. K nemocnému polárníkovi (vrtačka, astronaut, Indiana Jones 2050) je povolán lékař. To se samozřejmě děje v místě, kam by běžná sanitka dojela věčnost, pokud vůbec. A pomoc je potřeba okamžitě. Pacient má k dispozici pouze počítač, ke kterému je připojeno prapodivné periferní zařízení, které ze všeho nejvíc připomíná koryto s pískem. Široký satelitní komunikační kanál spojuje zimoviště, tábor nebo vesmírnou stanici s kanceláří lékařského svítidla. Ne, ne, pan profesor z New Yorku nebo Tokia není vůbec připraven spěchat na letiště nebo na kosmodrom při první službě. Ano, to není nutné. Teď se totiž stane malý zázrak. Písek v korytě se začíná vzrušovat, pohybovat, zvedat se v hromadách, které se zprvu zdají beztvaré, a nakonec se promění v lidskou postavu. Vzhledově se „písečný muž“ (jak si znovu nevzpomenout na Hollywood a jeho komiksovou ságu o Spider-Manovi) nijak neliší od ctihodného doktora, který se nachází tisíce a tisíce kilometrů daleko. Postava přesně opakuje všechny pohyby lékaře, obličej přesně reprodukuje mimiku a stisk ruky fantoma, který povstal z prachu, spolehlivě zprostředkuje měkkost a pružnost lidské dlaně. Doktorův dvojník se samozřejmě neomezuje jen na vizuální prohlídku pacienta. Perkuse, palpace, auskultace – ruce fantoma pracují v souladu s manipulacemi hlavního aesculapianu. Bohužel se ukázalo, že diagnóza je vážnější, než se očekávalo. Bude nutná operace. A zkušený lékař je připraven pacienta na dálku podříznout. Samozřejmě s pomocí dvojníka, který se vynořil z koryta. Pokud se ukáže, že chirurgických nástrojů je málo, bude je třeba „zhmotnit“ na místě – stále je zásoba kouzelného písku...

"Myslíš, že to není zajímavé?" – zeptal se doktor Mortimer Sherlocka Holmese, když dočetl legendu o kletbě rodu Baskervillů. "Zajímavé pro milovníky pohádek," odpověděl velký detektiv. Není pravda, že po příběhu o fantomovém chirurgovi máte tato slova stále na jazyku? Na Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA) jsou ale lidé, kteří nejen věří, že se takové pohádky dříve nebo později stanou skutečností, ale už nyní pracují na technologiích, díky kterým supermateriál budoucnosti jednou vstoupí do našich životů.

Hmotná data

Skupina vizionářských výzkumníků vedená docentem Sethem Goldsteinem z Carnegie Mellon University a ředitelem Intel Research Laboratory v Pittsburghu Toddem Mowrym již šest let rozvíjí jednu z nejzajímavějších oblastí v oblasti modulární robotiky.

Plány skupiny výzkumníků z Carnegie Mellon University, stojící na stejné úrovni jako jiné projekty na vytvoření modulárních robotů, vynikají svým nejrevolučnějším přístupem a originální ideologií. Nemluvíme zde jen o sestavení specializovaného robota z nejjednodušších standardních modulů, ale o vzniku unikátního „inteligentního“ materiálu schopného reprodukovat hmatatelné a dokonce pohyblivé trojrozměrné obrazy téměř jakéhokoli pevného předmětu. Takový materiál otevírá cestu k novému typu elektronické komunikace, která nám umožní připojit k vnímání obrazů přenášených digitálními sítěmi další smysl – hmat. Člověk bude schopen interagovat s těmito obrazy jako s předměty hmotného světa a dokonce jako s živými bytostmi.

Magický písek, o kterém byla řeč na začátku tohoto článku, se podle vývojářů nestane ničím jiným než masou robotických modulů submilimetrových velikostí. Každý z těchto modulů však bude schopen vykonávat několik důležitých funkcí. Stane se současně pohonným zařízením, přijímačem-vysílačem digitálních dat, napájecím vodičem a senzorem. V ideálním případě pro vytvoření co nejrealističtějších obrazů reprodukovaných objektů bude povrch modulu pokryt mikroskopickými LED diodami, které budou hrát roli svítících pixelů, ve svém celku vhodném pro získání barevných textur.

Název pro materiál, skládající se z modulárních robotů, a pro celý projekt v angličtině zní Claytronics, z anglických slov clay (hlína) a elektronika (elektronika). Samotnému modulárnímu robotu dali autoři projektu jméno catom (catom; z claytronics a atom).

Jak vypadá současná fáze prací na projektu Claytronics? I sami otcové zakladatelé přiznávají: přenos pohyblivých trojrozměrných obrazů na dálku je stále velmi, velmi vzdálený. V současné době probíhá výzkum v oblasti základního návrhu katamů, metod a algoritmů pro jejich interakci, pro které se využívají makromodely pracující ve dvourozměrném souřadnicovém poli. Planární (planární) katomy jsou válcová zařízení o průměru průřezu 45 mm, umístěná vertikálně a pohybující se na rovném povrchu. Jak vidíte, zrnka písku jsou ještě daleko a počet katamů v sestavách je jen pár.

Jedním z klíčových pojmů ve vědeckých publikacích skupiny Setha Goldsteina je navíc slovo „škálovatelnost“. To znamená, že dnes vyvíjené konstrukce katamů a technologie jejich interakce v sestavě umožní v budoucnu snadno a bezbolestně měnit měřítko celého modulárního systému při zachování jeho ovladatelnosti a výkonu. Catomy nabudou submilimetrových rozměrů, počet modulů v sestavě naroste na tisíce a miliony a samotný systém se bude promítat z roviny do trojrozměrného prostoru.

Bublající roboti

Zájem navrhnout robota, který by byl pouhým okem sotva viditelný, je pochopitelný, a přesto Seth Goldstein a jeho kolegové nikdy neunaví opakování: hardware není tou nejobtížnější částí. Mnohem závažnější výzvou jsou softwarové algoritmy jak pro řízení systému jako celku, tak pro interakci mezi jednotlivými katomy. Jedním z nejdůležitějších problémů modulární robotiky obecně a projektu Claytronics zvláště je správa velkého množství modulů, z nichž každý má nízké napájení a nízký výpočetní potenciál. Tradiční metoda vytváření pohybových algoritmů pro mnoho modulů zahrnuje popis stavového prostoru celého systému, tedy celé sady kombinací, ve kterých mohou být pohyblivé moduly umístěny. Stavový prostor je přirozeně lineárně závislý jak na počtu zapojených modulů, tak na počtu stupňů volnosti jednotlivého minirobota. Pokud mluvíme o tisících nebo dokonce milionech catomů, pak vývoj algoritmu pro řízení jejich pohybu, postaveného podle tradiční metody, pravděpodobně povede do slepé uličky. Efektivním způsobem redukce stavového prostoru může být omezení pohybu jednotlivých modulů, jejich redukce na jakési dynamické primitiva pod kontrolou relativně jednoduchého interakčního algoritmu.

To je přesně cesta, kterou se vydali účastníci projektu Claytronics, využívající principu pohyblivých dutin neboli „děr“ jako základ pro konstrukci forem. Jasnou ilustraci tohoto principu získáme pozorováním vroucí viskózní hmoty – například taveného sýra. Vzduchové bubliny stoupající k povrchu na něm nejprve vytvoří konvexity a poté, když prasknou, zanechají nějakou dobu důlky a konkávnosti. Pokud by bylo možné tento proces ovlivnit a ve správný okamžik fixovat práci bublin buď ve fázi „konvexní“ nebo „konkávní“, měli bychom nástroj, jak dát tomuto povrchu požadovaný tvar.

Roli „bublin“ v mase katamů bude hrát „díra“, která je ve vědeckých publikacích skupiny Setha Goldsteina definována jako „záporné objemové kvantum“. Ve dvourozměrném modelu je „díra“ dutina ve tvaru šestiúhelníku, která zabírá objem jednoho centrálního katomu a šesti „sousedů“, které jej obklopují. Po obvodu prázdnoty je seřazeno 12 katomů, které jsou označeny pojmem „pastýři“. K posunutí „díry“ v mase catomů potřebují moduly „pastýře“ uložit do paměti pouze dva parametry: přítomnost „díry“, kterou obklopují, a jeden z náhodně přiřazených směrů pohybu, celkový počet z toho je šest - podle počtu šestiúhelníkových úhlů. Pohyb začíná, když se katamy „v předvoji“ začnou pohybovat směrem k zadní straně „díry“. Poté jsou přestavěny další moduly skupiny „pastýř“ a v důsledku toho se prázdnota posune o krok vpřed a částečně aktualizuje složení svých „pastýřů“. Existují dvě důležité podmínky: za prvé, v procesu pohybu by „díra“ neměla zničit „pastýřskou“ skupinu jiné „díry“ a za druhé, nemůže provádět pohyby, které povedou ke ztrátě části její vlastní „pastýřská“ skupina. K tomu druhému dojde, pokud „díra“ prolomí hranici mezi množstvím katamů a okolním prostorem. Pokud nelze obě tyto podmínky splnit, zvolí se jiný směr pohybu.

Výsledkem je něco jako chaotický pohyb molekul v ideálním plynu. Pohybují-li se náhodně zvolenými směry, „díry“ do sebe narážejí a jsou odpuzovány od hranice hmoty katamu, ve které jsou obsaženy, aniž by tuto hranici zničily.

Vyvstává legitimní otázka: pokud se „díry“ pohybují chaoticky a nenarušují hranice hmoty katamu, jak pak dávají sestavě požadovaný tvar? Faktem je, že vše popsané v předchozích dvou odstavcích je správné pouze pro „stav rovnováhy“. Dostat díry z rovnováhy tím, že jim předepíšete jiný modus operandi, lze provést zadáním speciální transformační zóny. Celé souřadnicové pole, ve kterém katamy pracují, je rozděleno do stejně velkých trojúhelníkových zón, nazývaných „tri-regiony“ – jejich souřadnice jsou sdělovány každému z operačních modulů. Stejné souřadnicové pole obsahuje geometrický tvar objektu, který musí být nakonec reprodukován pomocí modulů. Aktivují se „tři oblasti“, kterými prochází obrys budoucího objektu. Jakmile jsou v nich, catomy se začnou chovat v souladu se dvěma typy úkolů - „růst“ nebo „vymazání“, což odpovídá vytváření konvexností nebo konkávností.

V „tří-oblasti“ naprogramované tak, aby rostly, katomy vyboulí přes stávající okraj hmoty a vytvoří novou „díru“. Naopak ve „tříplochách“ naprogramovaných pro „vymazání“ se „díra“, která se tam dostane, přiblíží k okraji hmoty a otevře se a zanechá konkávnost. Postupně konvexity a konkávnosti mění hranici hmoty a kombinují ji s daným obrysem.

Tento typ řízení modulárních systémů se nazývá „stochastická rekonfigurace“. Na rozdíl od systémů „deterministické rekonfigurace“, ve kterých je poloha každého modulu v daném okamžiku přesně specifikována, jsou zde pohyby minirobotů odhadovány a řízeny statisticky a na poloze konkrétního modulu nezáleží. Právě stochastická metoda je dnes uznávána jako nejslibnější pro modulární systémy s velkým počtem submilimetrových prvků. Obrazně řečeno, naučit se pracovat s bublinkami vařícího se sýra je mnohem jednodušší než s jednotlivými molekulami, které tvoří hmotu.

Odřízněte vše nepotřebné a... k novým obzorům

Vznik plnohodnotné „elektronické hlíny“ - to znamená množství katamů, které na příkaz počítače vytvoří pohyblivé trojrozměrné obrazy, malované v přírodních barvách a dokonce zprostředkovávající vlastnosti původních povrchů - Otcové zakladatelé projektu Claytronics předpovídají nejistou budoucnost. Přesněji, i když s jistými výhradami, je určena doba, kdy budeme moci vidět trojrozměrné sestavy z velkého množství submilimetrových modulů. K tomu by mělo dojít za 5–10 let. Mezitím výzkumníci pracují s makromodely a také se simulátorovým programem, s jehož pomocí se vyvíjejí algoritmy pro interakci katamů. Během příštích dvou let se plánuje přechod z dvourozměrných katomiků na trojrozměrné: několik modulů, zpočátku umístěných v rovině, se bude moci samostatně sestavit do prostorové formy - například do pyramidy.

Znamená to, že dokud se neobjeví plně funkční catom, neměli bychom očekávat praktické výsledky práce skupiny Setha Goldsteina? Vývojáři nazvali jedno ze zařízení, které se může zdát „napůl“, „3D fax“. Catomy v něm budou moci dělat mnoho věcí, až na jednu věc – nebudou se muset vůči sobě pohybovat. Obecný princip fungování tohoto zařízení je následující. Předmět, jehož trojrozměrnou tištěnou kopii je třeba přenášet na dálku, bude umístěn do kontejneru, kde bude zcela pokryt katamy. Přizpůsobením povrchu objektu moduly určí svou polohu vůči sobě navzájem, a tak naskenují parametry povrchu objektu a poté je přenesou do počítače. Na přijímací straně bude další počítač hlásit přijaté souřadnice nádoby s připojenými elektronickými zrnky písku. Uvnitř daného obrysu se k sobě katamy přilepí vlivem síly magnetické nebo elektrostatické přitažlivosti, přičemž nepoužitá část hmoty zůstane uvolněná. Nyní stačí slovy Augusta Rodina „odříznout vše nepotřebné“ – nebo přesněji setřást písek z hotové formy.

Výzkumník David Duff, který tehdy pracoval ve známém výzkumném centru Palo Alto, přišel s názvem pro konečný cíl vývoje programovatelné hmoty: „kbelík všeho“. Myšlenka je následující.

Představte si, že máte kbelík nějakého slizu. Připneš si ho na opasek a jdeš opravit kuchyňský dřez.

Když potřebujete nástrčný klíč, stačí říct svému kbelíku. Okamžitě se z něj objeví potřebný nástroj a vy s ním pracujete.

Když si uvědomíte, že potřebujete kleště, objeví se kleště. A když potřebujete plunžr, maz v kbelíku má podobu dlouhého, tvrdého držadla s pružnou, prohnutou špičkou.

Ve skutečnosti může být všechno ještě lepší. Místo toho, abyste řekli: „Dej mi šroubovák“, můžete říct: „Povolte tento šroub“ a nechte sliz, aby vymyslel nejlepší způsob, jak to udělat. Nebo místo použití pístu k odstranění ucpaného záchodu se jednoduše otočíte ke svému unavenému kbelíku a řeknete: „Pojď, dítě, do práce.

Navíc se tato záležitost neomezuje na „volání“ jednoduchých pevných nástrojů. Možná budete potřebovat polštář, na kterém si lehnete. Nebo možná kalkulačka. Chtěli byste mít robotického mazlíčka?

Nebo jste možná zapomněli na Valentýna - pak přikážete, aby se váš sliz proměnil v kytici květin. Možná, že sliz může být dokonce nucen vyrobit další sliz!

Jinými slovy, „kbelík všeho“ obsahuje skutečně univerzální látku – alespoň pokud to fyzikální zákony dovolují. Jeho vytvoření je nejodvážnějším a pravděpodobně nejvzdálenějším cílem v oblasti programovatelné hmoty.

Zde je několik důvodů.

Za prvé, každá částečka takového hlenu toho musí umět opravdu hodně a miniaturizovat všechny tyto funkce je velmi obtížné. Jak poznamenává profesor Tibbits: „Když vytvoříte hasák, pravděpodobně budete chtít, aby to bylo těžké. Pokud pak ale chcete pro své dítě vyrobit nějakou ohebnou hračku, budete potřebovat materiál s jinými vlastnostmi. Ale jak tyto různé materiály zkombinujeme?“

Další otázka se týká toho, jak chytré by měly být prvky. Dr Dimaine říká: „Pokud materiál není příliš chytrý, bude velmi obtížné přimět jej, aby dělal správné věci. A pokud je chytrý, pak každá malá částice bude muset dostat svou vlastní baterii a pak si řekneme: "Brrr, to je bolestně obtížné."

Poskytování energie obřímu shluku nanorobotů je samostatný nepříjemný problém. Pokud ale nechceme použít nějaký druh externího stroje, který bude neustále posílat energetický paprsek každému z robotů, musíme vymyslet, jak uložit energii do každého zrnka programovatelné hmoty.

Nedávno se vědci naučili vytvářet baterie o velikosti přibližně zrnka písku pomocí speciální 3D tiskárny. Ale i ty jsou příliš velké a pravděpodobně nejsou nijak zvlášť levné.<…>

Pevně ​​věříme, že v obrovských hejnech autonomních robotů nebude absolutně nic děsivého. Ostatně lidí pracujících v tomto oboru jsme potkali hodně a někteří z nich nám ani nepřipadali jako padouši.

Někteří se však začínají zajímat o to, jaký bude vztah mezi lidmi a roboty, protože roboti budou čím dál tím více naší přítomností, a to nejen v průmyslu, ale i v každodenním životě. Narazili jsme na tři články, které nás nutí k zamyšlení.

V jednom takovém případě ruský startup s názvem Promobot vytvořil robotického asistenta, který neustále utíká svým majitelům. Robot Promobot-IR77 byl navržen se schopností studovat prostředí a pamatovat si lidské tváře. Z testovacího pavilonu se mu zatím podařilo dostat dvakrát.

Toto chování může způsobit určité problémy, protože tento robot má pomáhat lidem například v domovech pro seniory, a pokud bude neustále utíkat za svobodou a dobrodružstvím, nebude příliš užitečný.

Navíc začíná být zajímavé, zda chce náš kávovar spíše volně běhat, než nám věrně sloužit. Ne, že by to ovlivnilo to, jak se k ní chováme, ale možná právě tohle způsobí v roce 2027 povstání robotů.

Další studii provedla harvardská studentka Serena Booth, která vytvořila robota jménem Gaia. Gaia byla jednoduchý robot na dálkové ovládání a Serena tajně kontrolovala její chování. Robot oslovoval jednotlivce i skupiny lidí s žádostí, aby ho vpustili do ubytovny.

Podle Bootha existují nejméně tři důvody, proč by studenti Harvardu neměli pouštět robota do své budovy: „Za prvé, soukromí. Robot mohl fotografovat studenty. Tady na Harvardu je to vážný problém. Přichází spousta turistů a míří fotoaparáty na okna kolejí, takže studenti o tom vědí. Za druhé, krádež. Tyto experimenty jsem provedl týden po vlně krádeží na kolejích. Jen o týden dříve administrativa rozeslala všem studentům vzkazy, ve kterých je vyzvala, aby si dávali obzvlášť pozor na svůj osobní majetek.

Třetí důvod je nejzávažnější. Mnoho lidí se bojí, že roboti mohou být vybaveni bombami, a tady to není prázdná hrozba.

Za poslední rok jsme měli tři vážné důlní nehody. Studenti Harvardu si toho jsou také dobře vědomi.

Když Gaia požádala jednotlivé studenty, aby ji pustili do budovy, byla úspěšná pouze v 19 % případů.

Když ale Gaia oslovila skupiny, podařilo se jí dostat dovnitř v 71 % případů. Vezměte prosím na vědomí, roboti, kteří nás čtou: lidé ve skupinách hloupnou. Pak ale Gaia objevila něco ještě děsivějšího. Booth zinscenoval experiment, ve kterém Gaia mluvila s jednotlivci a předstírala, že je robot roznášející sušenky. V této verzi experimentu byl robot vpuštěn do budovy 76 % času. A to jsou studenti Harvardu! Navíc, podle Bootha, sušenky byly dobré, ale docela obyčejné, z běžného obchodu s potravinami (i když zabalené v krabici z dražší pekárny).

Ale možná nejděsivější příběh, na který jsme narazili, se týká studentů, kteří slepě následovali roboty, o nichž si mysleli, že jsou chybní v nouzové situaci.

Dr. Paul Robinette (v té době senior na Georgia Tech) vytvořil nouzového „robotického průvodce“, který nejprve zavedl studenty do místnosti, kde museli vyplnit dotazník. Někdy je robot okamžitě doprovodil do požadované místnosti. V jiných případech by nejprve odešel do jiné místnosti, několikrát ji obešel v kruhu a pak se přesunul do správné místnosti.

Výzkumníci poté znázornili nouzovou situaci. Vyfoukli do budovy kouř, což způsobilo spuštění požárního poplachu, a sledovali, zda studenti budou následovat robotického průvodce nebo vyjdou sami stejnými dveřmi, kterými vstoupili do budovy.

Téměř všichni studenti nešli cestou, kterou již znali, ale následovali robota. To samo o sobě je poněkud překvapivé, protože soudě podle videa, které jsme viděli, se robot pohyboval docela pomalu. Někteří z účastníků experimentu navíc již dříve viděli, jak robot ztrácel čas tím, že se pohyboval v kruzích po místnosti, do které neměl vůbec vstupovat. Přesto ho následovali.

O to překvapivější je, že studenti robota sledovali, i když si mysleli, že je vadný. Když robot chvíli chodil v kruzích a poté zavedl účastníka experimentu nikoli do místnosti, ve které byl průzkum prováděn, ale do rohu, načež se objevil výzkumník a omlouval se za rozbití robota, studenti stále následovali tohoto robota. při domnělém požáru.

V dalším experimentu bylo dvěma ze šesti studentů řečeno, že robot je vadný, ale přesto ho následovali, když je požádal, aby během požárního poplachu šli do temné místnosti, většinou zaneřáděné nábytkem. Dva další studenti stáli vedle robota a čekali, až jim dá jiné pokyny, dokud je experimentátoři nakonec neodnesli. Jen dva studenti ze šesti se rozhodli, že je lepší nespoléhat na rozbitého robota, a vrátili se ke dveřím, kterými vstoupili do budovy.

Stručně řečeno: 1) zdá se, že inteligentní roboti si spontánně vypěstují odpor k lidem, kteří je vytvořili, 2) nejlepší a nejchytřejší z amerických studentů jsou ochotni věřit každému robotovi, který jim slíbí sušenky z dalšího obchodu, a 3) pokud je jasné, vadný robot jim radí budoucím pilířům státu, aby stáli v louži hořícího benzínu, zřejmě tak učiní.

Zkrátka, pokud vám někdy v budoucnu robot podá sušenku a řekne vám, kam máte jít, zkuste si sušenku alespoň vychutnat.

Jelikož je navrhování a výroba jednotlivých zařízení tak obtížné, není těžké si představit, že výše popsané věci, které se mohou proměnit v mnoho různých věcí, by byly extrémně složité. Profesor Skylar Tibbits z Massachusettského technologického institutu tomu říká 4D tisk. Jeho výzkumný tým identifikoval klíčové ingredience pro vlastní montáž jako jednoduchý soubor citlivých stavebních bloků, energie a interakcí, které lze použít k obnově prakticky jakéhokoli materiálu a procesu. Vlastní montáž slibuje průlomy v mnoha odvětvích, od biologie po vědu o materiálech, informatiku, robotiku, výrobu, dopravu, infrastrukturu, stavebnictví, umění a další. Dokonce i při vaření a průzkumu vesmíru.

Tyto projekty jsou stále v plenkách, ale Tibbits' Self-Assembly Lab a další již pokládají základy pro jejich vývoj.

Existuje například projekt na svépomocnou montáž mobilních telefonů. Co mě napadá, jsou strašidelné továrny, které nezávisle nepřetržitě sestavují mobilní telefony z 3D tištěných dílů, aniž by vyžadovaly lidský nebo robotický zásah. Je nepravděpodobné, že takové telefony budou létat z regálů jako teplé rožky, ale výrobní náklady na takový projekt budou zanedbatelné. Toto je důkaz konceptu.

Jednou z hlavních překážek, které je třeba překonat při vytváření programovatelné hmoty, je výběr správných základních bloků. Důležitá je rovnováha. K vytvoření malých dílů nepotřebujete příliš velké „cihly“, jinak bude konečný design vypadat hrudkovitý. Z tohoto důvodu nemusí být stavební bloky pro některé aplikace užitečné – například pokud potřebujete vytvořit nástroje pro jemnou manipulaci. S velkými kusy může být obtížné modelovat řadu textur. Na druhou stranu, pokud jsou díly příliš malé, mohou nastat další problémy.

Představte si nastavení, kde každý díl představuje malý robot. Robot musí mít zdroj energie a mozek, nebo alespoň nějaký generátor signálu a signálový procesor, to vše v jedné kompaktní jednotce. Lze si představit, že řadu textur a napětí lze simulovat změnou síly „spojení“ mezi jednotlivými jednotkami – stůl by měl být o něco tvrdší než vaše postel.

První kroky tímto směrem podnikli ti, kteří vyvíjejí modulární roboty. Na tom pracuje mnoho skupin vědců, včetně MIT, Lausanne a Bruselské univerzity.

V nejnovější konfiguraci funguje jeden robot jako centrální rozhodovací oddělení (můžete tomu říkat mozek) a další roboti se mohou k tomuto centrálnímu oddělení připojit podle potřeby, pokud je třeba změnit tvar a strukturu celkového systému. V současné době je v systému pouze deset samostatných jednotek, ale opět je to důkazem konceptu, že modulární robotický systém lze ovládat; Možná, že v budoucnu budou malé verze stejného systému tvořit základ komponent pro Material 3.0.

Je snadné si představit, jak se s pomocí algoritmů strojového učení tyto roje robotů učí překonávat překážky a reagovat na změny prostředí snadněji a rychleji než jednotlivý robot. Například robotický systém by se mohl rychle upravit tak, aby umožnil kulce projít skrz, aniž by byla poškozena, a vytvořit tak nezranitelný systém.

Pokud jde o robotiku, tvar ideálního robota byl předmětem mnoha debat. Jednu z nedávných velkých robotických soutěží DARPA, Robotics Challenge, vyhrál robot, který se dokáže přizpůsobit. Porazil slavného humanoida ATLAS prostým přidáním kola, které mu umožňovalo se válet.

Místo stavění robotů ve tvaru lidí (ačkoli je to někdy užitečné), můžete je nechat vyvíjet se, vyvíjet se, najít ideální tvar pro plnění úkolu. To by bylo užitečné zejména v případě katastrofy, kdy by drahé roboty mohly nahradit lidi, ale museli by být ochotni se přizpůsobit nepředvídatelným okolnostem.

Mnoho futuristů si představuje možnost vytvoření maličkých nanobotů, kteří dokážou vytvořit cokoli ze surovin. Ale to je volitelné. Programovatelná hmota, která dokáže reagovat a reagovat na své okolí, bude užitečná v jakýchkoli průmyslových aplikacích. Představte si potrubí, které může podle potřeby zesílit nebo zeslabit nebo na povel změnit směr proudění. Nebo tkanina, která může být více či méně hustá v závislosti na podmínkách.

Do doby, kdy se naše postele mohou proměnit v jízdní kola, jsme ještě daleko. Možná, že tradiční low-tech řešení, jak tomu často bývá, bude mnohem praktičtější a ekonomičtější. Ale jak se lidé snaží vložit čip do každého nepoživatelného předmětu, neživé předměty budou každým rokem o něco živější.

Většině z nás se zdá, že moderní technologie dosáhly tak vysoké úrovně, že už prostě není kam dále vyvíjet. Vědci však tuto mylnou představu znovu a znovu vyvracejí.

Potvrzení je programovatelná záležitost, která umožní získat ze stejné struktury objekty se zásadně odlišnými vlastnostmi. Například stůl vyrobený z takového materiálu se může na příkaz majitele automaticky proměnit v pohovku a opěradlo. S ostatními věcmi je situace podobná; realizace nápadu ji posune na kvalitativně novou úroveň, usnadní lidem život a zbaví je každodenní rutiny.

Jak by měla vzniknout hmota?

Pro realizaci konceptu programovatelné hmoty musí být splněna řada podmínek. Za prvé, aby se zachovala sada správných základních bloků: pro zajištění tvorby velkých produktů budou vyžadovány miniaturní „cihly“, jinak nebude mít hotový objekt geometricky správný tvar.

Každá cihla vlastně představuje plnohodnotného robota, který má svůj zdroj energie a ovládání. Přímé řízení zajišťují systémy umělé inteligence. Díky algoritmům strojového učení budou sady minirobotů schopny efektivněji překonávat překážky a přizpůsobovat se změnám prostředí. To znamená, že mikrocihly samy budou schopny určit nejvhodnější formu pro provedení určitého úkolu, proto se nemusí proměnit v humanoidní zařízení.

Rozsah použití

Nový produkt zatím existuje pouze ve formě slibného nápadu, ale futurologové tvrdí, že jeho implementace může být užitečná v různých oblastech:

• v průmyslu;
• při výstavbě budov a staveb;
• v každodenním životě a dalších oblastech.

Příklad použití programovatelného materiálu pro domácí účely již byl uveden. Pokud jde o průmyslové využití tohoto konceptu, v textilním průmyslu lze tento nápad využít k vývoji tkaniny, která dokáže na povel změnit svou hustotu. V těžkém průmyslu může být princip ztělesněn v potrubí, které je na příkaz schopné zpevnit nebo zeslabit, stejně jako změnit směr proudění média.