Срещате края на дълъг ден в апартамента си в началото на 2040-те. Направихте добра работа и решихте да си починете. „Време за филм!“, Казвате вие. Домът отговаря на вашите призиви. Масата се разделя на стотици мънички парчета, които пълзят под вас и приемат формата на стол. Компютърният екран, върху който работите, се разпространява по стената и се превръща в плоска проекция. Отпускате се в кресло и след няколко секунди вече гледате филм в домашното си кино, всички в рамките на същите четири стени. Кой има нужда от повече от една стая?
Това е мечтата на работещите по „програмируема материя“.
В последната си книга за изкуствения интелект Макс Тегмарк разграничава три нива на изчислителна сложност за организмите. Живот 1.0 са едноклетъчни организми като бактерии; за нея хардуерът е неразличим от софтуера. Поведението на бактериите е закодирано в неговата ДНК; тя не може да научи нищо ново.
Life 2.0 е животът на хората от спектъра. Ние сме застинали с нашето оборудване, но можем да променим собствената си програма, като правим избор в процеса на обучение. Например можем да научим испански вместо италиански. Подобно на управлението на пространството на смартфон, хардуерът на мозъка ви позволява да изтеглите конкретен набор от „джобове“, но на теория можете да научите нови поведения, без да променяте основния генетичен код.
Life 3.0 се отдалечава от това: съществата могат да променят както хардуерните, така и софтуерните обвивки, използвайки обратна връзка. Тегмарк вижда това като истински изкуствен интелект - веднага щом се научи да променя основния си код, ще има експлозия на интелигентността. Може би благодарение на CRISPR и други техники за редактиране на гени, можем да използваме собствен „софтуер“, за да модифицираме собствения си „хардуер“.
Програмируема материя носи тази аналогия с предметите на нашия свят: ами ако диванът ви може да се „научи“как да се превърне в маса? Ами ако вместо армия от швейцарски ножове с десетки инструменти имате един-единствен инструмент, който "знаеше" как да стане всеки друг инструмент за вашите нужди, по ваша заповед? В многолюдните градове на бъдещето къщите могат да бъдат заменени с апартаменти с една стая. Това би спестило място и ресурси.
Както и да е, това са мечтите.
Тъй като е толкова трудно да се проектират и произвеждат отделни устройства, не е трудно да си представим, че описаните по-горе неща, които могат да се превърнат в много различни обекти, ще бъдат изключително сложни. Професор Skylar Tibbits от MIT го нарича 4D печат. Неговият изследователски екип определи основните съставки за самостоятелно сглобяване като прост набор от отзивчиви градивни елементи, енергии и взаимодействия, от които може да се пресъздаде почти всеки материал и процес. Самосглобяването обещава пробиви в много отрасли, от биологията до материалознанието, компютърните науки, роботиката, производството, транспорта, инфраструктурата, строителството, изкуствата и други. Дори в готвенето и изследването на космоса.
Промоционално видео:
Тези проекти все още са в начален стадий, но лабораторията за самосглобяване на Tibbits и други вече полагат основите за тяхното развитие.
Например, има проект за самостоятелно сглобяване на мобилни телефони. Ужасни фабрики идват на ум, където те самостоятелно сглобяват мобилни телефони от 3D печатни части денонощно, без да се нуждаят от човешка или роботизирана намеса. Тези телефони е малко вероятно да излетят от рафтовете като горещи торти, но цената на производството за такъв проект ще бъде незначителна. Това е доказателство за концепцията.
Едно от основните препятствия, които трябва да се преодолеят при създаването на програмируема материя, е изборът на правилните фундаментални блокове. Балансът има значение. За да създадете малки детайли, не са ви необходими много големи "тухли", в противен случай крайният дизайн ще изглежда на бучка. Поради това строителните блокове могат да бъдат безполезни за някои приложения - например, когато трябва да създадете инструменти за фини манипулации. С големи парчета може да бъде трудно да се моделират редица текстури. От друга страна, ако частите са твърде малки, могат да възникнат други проблеми.
Представете си настройка, в която всеки детайл е представен от малък робот. Роботът трябва да има захранване и мозък или поне някакъв вид генератор на сигнали и сигнален процесор, всички в едно компактно устройство. Можете да си представите, че редица текстури и напрежения могат да бъдат моделирани чрез промяна на силата на „връзката“между отделните единици - масата трябва да е малко по-твърда от вашето легло.
Първите стъпки в тази посока бяха направени от тези, които разработват модулни роботи. Има много групи учени, работещи по този въпрос, включително MIT, Лозана и университета в Брюксел.
В последната конфигурация един робот действа като централен отдел за вземане на решения (можете да го наречете мозък), а допълнителни роботи могат да се присъединят към този централен отдел, ако е необходимо, ако формата и структурата на цялостната система трябва да бъдат променени. Понастоящем в системата има само десет отделни блока, но отново това е доказателство за концепцията, че една модулна роботна система може да бъде контролирана; може би в бъдеще малките версии на една и съща система ще формират основата на компоненти за Material 3.0.
Лесно е да си представим как тези рояци роботи се учат да преодоляват препятствията и да реагират на променящата се среда по-лесно и по-бързо от един робот, използвайки алгоритми за машинно обучение. Например, роботна система може бързо да се възстанови, така че куршумът да премине без повреди, като по този начин се образува неуязвима система.
Говорейки за роботика, формата на идеалния робот беше обект на много дебати. Едно от последните големи състезания по роботика, домакин на DARPA, Robotics Challenge, беше спечелено от робот, който може да се адаптира. Той победи известния хуманоид Boston Dynamics ATLAS, като просто добави колело, което му позволяваше да кара.
Вместо да изграждате роботи под формата на хора (въпреки че това понякога е полезно), можете да им позволите да се развиват, да се развиват, да намерят перфектната форма за задачата. Това ще бъде особено полезно в случай на бедствие, когато скъпите роботи могат да заменят хората, но трябва да са готови да се адаптират към непредвидимите обстоятелства.
Много футуристи предвиждат възможността за създаване на миниатюрни нанороботи, които могат да създават всичко от суровини. Но това не е задължително. Програмируема материя, която може да реагира и да реагира на околната среда, ще бъде полезна във всяко индустриално приложение. Представете си тръба, която може да бъде укрепена или отслабена според нуждите или променена посоката на потока по команда. Или плат, който може да стане повече или по-малко плътен в зависимост от условията.
Все още сме далеч от дните, когато нашите легла могат да се трансформират в велосипеди. Може би традиционното нетехнологично решение, както често се случва, ще бъде много по-практично и икономично. Но тъй като човек се опитва да вкара чип във всеки неядлив обект, неодушевените обекти ще стават малко по-оживени всяка година.
Иля Кел