Du møter slutten på en lang dag i leiligheten din tidlig på 2040-tallet. Du gjorde en god jobb og bestemte deg for å ta deg en pause. “Filmtid!” Sier du. Hjem reagerer på oppfordringene dine. Bordet deles i hundrevis av bittesmå biter som kryper under deg og har formen som en stol. Dataskjermen du jobbet med, sprer seg over veggen og blir til en flat projeksjon. Du slapper av i en lenestol og om noen få sekunder ser du allerede en film på hjemmekinoen din, alt innenfor de samme fire veggene. Hvem trenger mer enn ett rom?
Dette er drømmen til de som jobber med "programmerbar materie".
I sin siste bok om kunstig intelligens skiller Max Tegmark mellom tre nivåer av beregningskompleksitet for organismer. Life 1.0 er encellede organismer som bakterier; for henne kan maskinvare ikke skilles fra programvare. Bakterienes oppførsel er kodet i sitt DNA; hun kan ikke lære noe nytt.
Life 2.0 er livet til mennesker på spekteret. Vi sitter litt fast med utstyret vårt, men vi kan endre vårt eget program og ta valg i læringsprosessen. Vi kan for eksempel lære spansk i stedet for italiensk. I likhet med romstyringen på en smarttelefon lar hjernens maskinvare deg laste ned et spesifikt sett med "lommer", men i teorien kan du lære ny atferd uten å endre den underliggende genetiske koden.
Life 3.0 beveger seg bort fra dette: skapninger kan endre både maskinvare- og programvareskall ved hjelp av tilbakemelding. Tegmark ser på dette som en ekte kunstig intelligens - så snart han lærer å endre sin basekode, vil det være en eksplosjon av intelligens. Kanskje takket være CRISPR og andre genredigeringsteknikker, kan vi bruke vår egen "programvare" til å endre vår egen "maskinvare."
Programmerbar Matter bærer denne analogien til gjenstandene i vår verden: hva om sofaen din kunne "lære" hvordan du blir et bord? Hva om du i stedet for en hær av sveitsiske kniver med dusinvis av verktøy hadde et enkelt verktøy som "visste" hvordan du kan bli et annet verktøy for dine behov, på din kommando? I fremtidens overfylte byer kan hus erstattes av leiligheter med ett rom. Dette vil spare plass og ressurser.
Uansett, dette er drømmene.
Siden det er så vanskelig å designe og produsere individuelle enheter, er det ikke vanskelig å forestille seg at tingene beskrevet ovenfor, som kan bli til mange forskjellige objekter, vil være ekstremt kompliserte. Professor Skylar Tibbits ved MIT kaller det 4D-utskrift. Forskerteamet hans identifiserte de viktigste ingrediensene for selvmontering som et enkelt sett med responsive byggesteiner, energier og interaksjoner som praktisk talt ethvert materiale og prosess kan gjenskapes. Selvmontering lover gjennombrudd i mange bransjer, fra biologi til materialvitenskap, informatikk, robotikk, produksjon, transport, infrastruktur, konstruksjon, kunst og mer. Til og med innen matlaging og romutforskning.
Salgsfremmende video:
Disse prosjektene er fremdeles i sin spede begynnelse, men Tibbits 'Self-Assembly Lab og andre legger allerede grunnlaget for utviklingen.
For eksempel er det et prosjekt for egenmontering av mobiltelefoner. Skumle fabrikker kommer til hjernen, der de uavhengig setter sammen mobiltelefoner fra 3D-trykte deler døgnet rundt, uten å kreve menneskelig eller robotisk intervensjon. Disse telefonene vil sannsynligvis ikke fly av hyllene som varme kaker, men produksjonskostnadene for et slikt prosjekt vil være ubetydelige. Dette er et bevis på konsept.
En av de viktigste hindringene som må overvinnes når man lager programmerbar materie, er å velge riktige grunnleggende blokker. Balanse betyr noe. For å lage små detaljer trenger du ikke veldig store "murstein", ellers vil den endelige designen se klumpet ut. På grunn av dette kan byggesteiner være ubrukelige for noen applikasjoner - for eksempel når du trenger å lage verktøy for subtil manipulasjon. Med store biter kan det være vanskelig å modellere en rekke teksturer. På den annen side, hvis delene er for små, kan det oppstå andre problemer.
Se for deg et oppsett der hver detalj er representert av en liten robot. Roboten må ha en strømforsyning og en hjerne, eller i det minste en slags signalgenerator og signalprosessor, alt i en kompakt enhet. Du kan forestille deg at en rekke strukturer og spenninger kan modelleres ved å endre styrken på "bindingen" mellom de enkelte enhetene - bordet skal være litt vanskeligere enn sengen din.
De første trinnene i denne retningen ble tatt av de som utvikler modulære roboter. Det er mange grupper forskere som jobber med dette, inkludert MIT, Lausanne og Universitetet i Brussel.
I den siste konfigurasjonen fungerer en enkelt robot som en sentral avgjørelsesavdeling (du kan kalle det hjernen), og ytterligere roboter kan bli med i denne sentrale avdelingen etter behov hvis formen og strukturen til det generelle systemet må endres. Det er for øyeblikket bare ti separate enheter i systemet, men igjen er dette et bevis på at et modulært robotsystem kan styres; kanskje i fremtiden vil små versjoner av det samme systemet danne grunnlaget for komponenter for Material 3.0.
Det er lett å forestille seg hvordan disse svermene av roboter lærer å overvinne hindringer og reagere på skiftende omgivelser lettere og raskere enn en enkelt robot som bruker maskinlæringsalgoritmer. For eksempel kan et robotsystem raskt gjenoppbygges slik at en kule passerer uten skade, og dermed danne et usårbart system.
Når vi snakker om robotikk, har formen til den ideelle roboten vært gjenstand for mye debatt. En av de siste viktige robotkonkurransene som ble arrangert av DARPA, Robotics Challenge, ble vunnet av en robot som kan tilpasse seg. Han beseiret den berømte humanoiden Boston Dynamics ATLAS ved ganske enkelt å legge til et hjul som tillot ham å ri.
I stedet for å bygge roboter i form av mennesker (selv om dette noen ganger er nyttig), kan du la dem utvikle seg, utvikle seg, finne den perfekte formen for oppgaven. Dette vil være spesielt nyttig i tilfelle en katastrofe, når dyre roboter kan erstatte mennesker, men må være forberedt på å tilpasse seg uforutsigbare omstendigheter.
Mange futurister ser for seg muligheten for å lage ørsmå nanobots som kan skape alt fra råvarer. Men dette er valgfritt. Programmerbar materie som kan svare og svare på miljøet, vil være nyttig i enhver industriell applikasjon. Se for deg et rør som kan styrkes eller svekkes etter behov, eller endres strømningsretning på kommando. Eller stoff, som kan bli mer eller mindre tett avhengig av forholdene.
Vi er fremdeles langt fra de dagene sengene våre kan gjøres om til sykler. Kanskje vil den tradisjonelle ikke-teknologiske løsningen, som ofte er tilfelle, være mye mer praktisk og økonomisk. Men når en person prøver å skyve en brikke inn i ethvert uspiselig objekt, vil livløse gjenstander bli litt mer animerte hvert år.
Ilya Khel
