Miliarde de roboţi microscopici care interacţionează în cadrul unei vaste reţele pentru a construi obiecte tridimensionale care-şi pot schimba culoarea, textura şi forma? Clatronica, prin intermediul materiei programabile ar putea schimba faţa lumii aşa cum o cunoaştem.
Dar ce este ştiinţa clatronică sau robotica reconfigurabilă (claytronics)? Termenul a fost lansat de cercetătorii Seth Goldstein şi Todd C. Mowry de la Universitatea Carnegie Mellon şi domeniul a devenit în ultimul deceniu una dintre cele mai fascinante ramuri de cercetare ştiinţifică. A atras imediat atenţia specialiştilor în computere şi a suscitat interesul şi curiozitatea comunităţii ştiinţifice. Nu este de mirare, pentru că ar putea avea un impact major asupra a tot ceea ce ne înconjoară în viaţa de zi cu zi: de la felul în care folosim obiectele la felul în care comunicăm. Etimologia engleză a termenului de claytronics vine la cuvântul „clay – argilă, lut”, material despre care se ştie că-şi poate schimba foarte uşor forma.
Provocarea acestei ştiinţe este de a crea roboţi minusculi numiţi atomi-catomi şi de a găsi o modalitate prin care aceste unităţi computerizate (catomii) să poată comunica între ele pentru a se asambla în diferite obiecte. În analogie cu atomii, care compun materia, catomii sunt particule indivizibile de materie programabilă. Este vorba despre structuri de sine stătătoare care au o antenă, un procesor, senzori şi alte mecanisme care le permit să se lege de alţi catomi. Catomii pot fi programaţi să creeze structuri dinamice şi modele interesante – un sistem de articulare a materiei programabile.
În loc să trebuiască să cumpărăm un obiect, am putea, în viitor, să descărcăm doar designul, schiţa acelui obiect dintr-un computer şi cu ajutorul clatronicii să-i dăm forma tridimensională. Cea mai mare provocare este obţinerea unei soluţii de programare a milioanelor de nanoprocesoare asociate particulelor care lucrează în acest tandem. Cercetătorii au creat simulări computerizate care arată cum pot interacţiona într-un mediu virtual aceşti catomi.
Corporaţia Intel s-a arătat foarte interesată de acest proiect de cercetare şi colaborează acum pentru a găsi soluţii de programare care să permită catomilor să se autoasambleze.
Principalul scop al proiectului este crearea unui prototip modular de catomi robotizaţi care să permită ulterior producerea şi asamblarea lor în serie.
Apoi, dezvoltarea de limbaje de programare şi instrumente software care să controleze asamblarea milioanelor de particule. Sub simularea forţei gravitaţionale, s-a reuşit asamblarea unor structuri pe suprafeţe plane şi acum se doreşte trecerea la cea de-a treia dimensiune.
Un prim pas a fost făcut prin folosirea magnetismului, dar se caută încă o paradigmă de programare, pentru că nanomagneţii ataşaţi particulelor nu funcţionează optim la scară microscopică. Este explorată şi posibilitatea folosirii forţei electrostatice, dar provocarea cea mai mare este crearea de particule de dimensiuni cât mai mici care să răspundă cu uşurinţă forţelor naturale care acţionează asupra lor. Laboratorul de cercetare al Forţelor Aeriene Americane a reuşit să dezvolte nişte sfere minuscule care conţin circuite integrate, cu dimensiuni sub-milimetrice. Acestea sunt viabile pentru scopul proiectului, dar este nevoie de un număr foarte mare de astfel de miniroboţi pentru a crea structuri de dimenisiuni reale, care să îndeplinească sarcini complexe.
Această abilitate de transformare programată ar putea, de exemplu, să permită ca tablourile sau statuetele din casa dumneavoastră să-şi schimbe forma în funcţie de dispoziţia pe care o aveţi. Un telefon mobil s-ar putea transforma într-un laptop, la nevoie, iar apoi poate reveni la forma iniţială.
Cea mai fascinantă aplicaţie a acestei tehnologii este însă felul în care ar putea revoluţiona comunicarea interumană la distanţă: ambiţia este de a crea o copie fidelă, în mişcare, a persoanei cu care vorbim, din particule clatronice, care să fie prezentă în aceeaşi cameră cu noi. S-ar putea spune că acesta este viitorul videoconferinţelor.
http://youtu.be/JfKHIRSD7jM
Multe ştiinţe, în special robotica, s-au inspirat şi au evoluat în ultimele patru, cinci decenii pornind de la teoriile SF. Clatronica este însă o excepţie, pentru că nu a apărut în filmele sau literatura science fiction. Abia de curând a fost preluată şi exploatată de domeniul SF.
Produsele reale vor deveni realitate peste mulţi ani, dar cercetătorii au creat deja două limbaje de programare care pregătesc terenul pentru aşa ceva, numite Meld şi LDP. Acestea folosesc programarea logică globală – care permite scrierea de cod cu instrucţiuni pentru ansambluri de particule robotizate – şi un sistem de programare reactivă, care permite detectarea timpurie de erori şi analiza adaptivă a operaţiilor pe măsură ce obiectul capătă forma dorită.
Ştiinţa clatronică va revoluţiona designul şi ingineria computerizată, telecomuncaţiile, interfeţele om-computer, industria divertismentului, componentele hardware, etc. Va reuşi să creeze noi senzaţii în timpul comunicării la distanţă, de aici şi ideea aparţiei unui nou mediu de comunicare numit „pario” .
Prof. Seth Goldstein a explicat astfel conceptul: „Nu transportăm un obiect sau o persoană şi nici nu creăm o replică perfectă: ideea este să creăm un artefact fizic îndeajuns de asemănător cu originalul pe care simţurile noastre să-l poată accepta ca fiind real. Un utilizator va putea să audă, să vadă şi să atingă persoana cu care comunică într-un mod foarte realist.”
Iată că adevărata revoluţie tehnologică abia cum începe şi ne putem bucura că suntem martori.
Surse: www.cmu.edu, www.jiaps.org, www.howstuffworks.com
Kirby, B., Goldstein, S. C., Mowry, T., Aksak, B., Hoburg, J. Catoms: Moving Robots Without Moving Parts
Goldstein, S. C., Campbell, J. D., Mowry, T. C. Programmable Matter
Kirby, B., Goldstein, S. C., Mowry, T., Aksak, B., Hoburg, J. A Modular robotic System Using Magnetic Force Effectors
Traducerea şi documentarea: Bianca Ioniţă
