Kaj je Claytronics?

Claytronics je sistem, zasnovan za izvajanje koncepta programabilne snovi, to je materiala, s katerim je mogoče elektronsko manipulirati v treh dimenzijah na enak način, kot je mogoče z dvodimenzionalnimi slikami manipulirati z računalniško grafiko. Takšni materiali bi bili sestavljeni iz “katomov” – atomov gline – ki bi bili, po analogiji z dejanskimi atomi, najmanjše nedeljive enote programabilne snovi. Vsak katom bi bil sposoben prejemati elektronska navodila, obdelovati informacije ter komunicirati z drugimi katomi in se držati njih. Skupine katomov bi se lahko premikale, vendar ne da bi imeli posamezni katomi gibljive dele. Cilj je, da se v nano robotiki uporabi zelo veliko število izjemno majhnih katomov, kar omogoča široko paleto aplikacij.

Osnovna enota claytronike, katom, je sestavljena iz samostojne strukture, ki ima sprejemnik ali anteno, centralno procesno enoto (CPU), napajalnik, enega ali več senzorjev, video zaslon in sredstva za oprijem ter premikanje glede na druge katome. Oprijem je mogoče doseči na primer z magnetizmom ali elektrostatičnimi silami. Od leta 2011 so bili izvedeni uspešni poskusi z relativno velikimi katomi, ki se lahko premikajo drug glede drugega v dveh dimenzijah z uporabo elektromagnetov, ki jih je mogoče po potrebi vklopiti in izklopiti. Pričakuje se, da se bodo katomi množično proizvajali na podmilimetrski in celo nanometrski lestvici, kar bo omogočilo manipulacijo z zbirkami milijonov katomov.

V claytroniki se zbirke katomov imenujejo “ansambli”. Vsak katom znotraj ansambla lahko določi svojo lokacijo in se lahko z združevanjem teh informacij z nekim splošnim ciljem, predpisanim za ansambel kot celoto, odloči, ali se bo povezal s sosednjimi katomi ali se premaknil glede nanje. Na primer, ansamblu bi lahko postavili cilj reproduciranja tridimenzionalnega predmeta. Sprva se lahko posamezni katomi gibljejo naključno, a ker uporabljajo informacije, ki so jim bile zagotovljene o objektu, ki jih je treba reproducirati, v kombinaciji z informacijami o njihovih stanjih in lokacijah iz svojega notranjega pomnilnika in senzorjev, se objekt oblikuje prek njihovega sodelovanja. dejanje.

Organiziranje obnašanja milijonov samozadostnih enot zahteva razvoj novih programskih jezikov, ki se zelo razlikujejo od tistih, ki se uporabljajo za običajne aplikacije. Na primer, ne bi bilo mogoče enolično identificirati vsake enote – bile bi “anonimne” in tako “program” ne bi bil sestavljen iz nizov posebnih navodil, poslanih določenim enotam. Namesto tega bi bil določen cilj in v bistvu avtonomne enote prepuščene, da se organizirajo po preprostih pravilih. V ta namen sta bila razvita dva programska jezika, Meld in Locally Distributed Predicates (LDP).

Ena od verjetnih aplikacij claytronike je 3-D faks, ki bi omogočil reprodukcijo tridimenzionalnih predmetov iz prenesenih informacij. Čeprav so bile predlagane številne druge možnosti za dosego tega, je verjetno, da bi tehnologija claytronics povzročila veliko hitrejšo reprodukcijo. Predmet, ki ga je treba reproducirati, bi lahko preprosto zakopali pod plastjo katomov, ki bi pridobili in posredovali informacije o dimenzijah predmeta sprejemnemu ansamblu katomov, ki bi se nato organizirali, da bi ustvarili natančno reprodukcijo. Druga možnost je “pario”, korak naprej od videa, ki omogoča manipulacijo s premikajočimi se tridimenzionalnimi predmeti, z veliko možnimi uporabami v raziskavah, modeliranju, oblikovanju in izobraževanju ter zabavi.