technika
Autor: Thomas A. Campbell, Skylar Tibbits i Banning Garrett | dodano: 2014-11-20
Programowalny świat

Być może pierwszym krokiem w kierunku domów, które same się stawiają i robotów, które będą potrafiły zmieniać swój kształt, okażą się instalacje hydrauliczne. Dziś, jeżeli chcemy zbudować wodociąg, bierzemy sztywne rury o określonej przepustowości i zakopujemy je w ziemi. System działa sprawnie do chwili, kiedy trzeba dostarczyć więcej wody lub jedna z rur ulegnie uszkodzeniu. Wtedy trzeba ją wykopać i zastąpić.

Atrakcyjnym rozwiązaniem tego problemu byłyby elastyczne rury, które na odpowiedni sygnał lub po przyłożeniu określonego ciśnienia zmieniałyby kształt, albo rury, które w razie uszkodzenia same potrafiłyby się naprawić. Postępy w dziedzinie projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) i inżynierii materiałowej sprawiają, że wykonanie przedmiotów o takich właściwościach staje się coraz bardziej realne. Podobne postępy i nowatorskie podejście do projektowania być może otworzą drogę do świata materii programowalnej, czyli struktur zdolnych w reakcji na odpowiednie bodźce do samodzielnego montażu, samoorganizacji, zmiany kształtu lub właściwości.

Naukowcy budują już maszyny, wykorzystując procesy samoorganizacji, ale na razie dotyczy to jedynie bardzo małej skali, nanourządzeń, które pracują jako czujniki biochemiczne lub elektroniczne albo środki przenoszenia leków. Nas interesuje, co się stanie, kiedy programowalna materia pojawi się w skali zbliżonej do człowieka. Istnieją dwie metody osiągnięcia tego celu. Pierwsza polega na zaprojektowaniu niezależnych bloków, zdolnych samodzielnie łączyć się lub rozłączać, tworząc większe programowalne struktury. Innym rozwiązaniem są bloki zmieniające kształt – kompletne struktury wyposażone w zawiasy, siłowniki i obwody elektroniczne rozmieszczone w sposób, który w określonych warunkach pozwoli im na transformację. Tę drugą metodę nazwaliśmy drukowaniem 4D. Podobnie jak w przypadku drukowania 3D przedmiot powstaje w wyniku nakładaniu na siebie kolejnych warstw materiału. Różnica polega na tym, że obiekty 4D mogą już po ich wydrukowaniu zmieniać swój kształt lub właściwości.

Materia programowalna umożliwiłaby oszczędzanie surowców, energii i pracy. Wyobraźmy sobie krzesło, które może stać się stolikiem. Pomyślmy o rurach, które w razie potrzeby same się uszczelnią. Możliwe byłoby budowanie złożonych urządzeń bez udziału człowieka. Takie rozwiązania byłyby szczególnie użyteczne w nieprzyjaznym środowisku, takim jak przestrzeń kosmiczna. Można by wysłać na orbitę niewielkie, gęsto upakowane pudło, które następnie przekształciłoby się w działającego satelitę. Elementy statków kosmicznych mogłyby zmieniać swój kształt, spełniając różne funkcje, np. panele ogniw słonecznych zależnie od potrzeb przekształciłyby się w antenę paraboliczną lub pojemnik.

Materia programowalna może jednak stać się źródłem nowych, nieznanych dotąd problemów. Wyobraźmy sobie, że przedmioty wokół nas zostałyby zaatakowane przez hackerów. A gdyby ich celem były zmieniające kształt skrzydła samolotu? Albo gdyby ktoś budynkowi z ludźmi w środku wydał polecenie demontażu? Nie ulega wątpliwości, że ochrona własności intelektualnej stałaby się bardziej złożona, gdyby dotyczyła przedmiotów zmieniających kształt. U.S. Patent and Trademark Office musiałby rozstrzygać kwestie, z którymi wcześniej się nie zetknął. Świadomość istnienia takich potencjalnych zagrożeń związanych z innowacyjną technologią jest powodem, aby już teraz zacząć dyskusję na temat wprowadzenia od samego początku środków zaradczych i zabezpieczeń.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 12/2014 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
23
W 2003 r. miało miejsce całkowite zaćmienie Słońca widoczne w Australii, Nowej Zelandii, Antarktyce i Ameryce Południowej.
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Thomas A. Campbell, Skylar Tibbits i Banning Garrett | dodano: 2014-11-20
Programowalny świat

Być może pierwszym krokiem w kierunku domów, które same się stawiają i robotów, które będą potrafiły zmieniać swój kształt, okażą się instalacje hydrauliczne. Dziś, jeżeli chcemy zbudować wodociąg, bierzemy sztywne rury o określonej przepustowości i zakopujemy je w ziemi. System działa sprawnie do chwili, kiedy trzeba dostarczyć więcej wody lub jedna z rur ulegnie uszkodzeniu. Wtedy trzeba ją wykopać i zastąpić.

Atrakcyjnym rozwiązaniem tego problemu byłyby elastyczne rury, które na odpowiedni sygnał lub po przyłożeniu określonego ciśnienia zmieniałyby kształt, albo rury, które w razie uszkodzenia same potrafiłyby się naprawić. Postępy w dziedzinie projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) i inżynierii materiałowej sprawiają, że wykonanie przedmiotów o takich właściwościach staje się coraz bardziej realne. Podobne postępy i nowatorskie podejście do projektowania być może otworzą drogę do świata materii programowalnej, czyli struktur zdolnych w reakcji na odpowiednie bodźce do samodzielnego montażu, samoorganizacji, zmiany kształtu lub właściwości.

Naukowcy budują już maszyny, wykorzystując procesy samoorganizacji, ale na razie dotyczy to jedynie bardzo małej skali, nanourządzeń, które pracują jako czujniki biochemiczne lub elektroniczne albo środki przenoszenia leków. Nas interesuje, co się stanie, kiedy programowalna materia pojawi się w skali zbliżonej do człowieka. Istnieją dwie metody osiągnięcia tego celu. Pierwsza polega na zaprojektowaniu niezależnych bloków, zdolnych samodzielnie łączyć się lub rozłączać, tworząc większe programowalne struktury. Innym rozwiązaniem są bloki zmieniające kształt – kompletne struktury wyposażone w zawiasy, siłowniki i obwody elektroniczne rozmieszczone w sposób, który w określonych warunkach pozwoli im na transformację. Tę drugą metodę nazwaliśmy drukowaniem 4D. Podobnie jak w przypadku drukowania 3D przedmiot powstaje w wyniku nakładaniu na siebie kolejnych warstw materiału. Różnica polega na tym, że obiekty 4D mogą już po ich wydrukowaniu zmieniać swój kształt lub właściwości.

Materia programowalna umożliwiłaby oszczędzanie surowców, energii i pracy. Wyobraźmy sobie krzesło, które może stać się stolikiem. Pomyślmy o rurach, które w razie potrzeby same się uszczelnią. Możliwe byłoby budowanie złożonych urządzeń bez udziału człowieka. Takie rozwiązania byłyby szczególnie użyteczne w nieprzyjaznym środowisku, takim jak przestrzeń kosmiczna. Można by wysłać na orbitę niewielkie, gęsto upakowane pudło, które następnie przekształciłoby się w działającego satelitę. Elementy statków kosmicznych mogłyby zmieniać swój kształt, spełniając różne funkcje, np. panele ogniw słonecznych zależnie od potrzeb przekształciłyby się w antenę paraboliczną lub pojemnik.

Materia programowalna może jednak stać się źródłem nowych, nieznanych dotąd problemów. Wyobraźmy sobie, że przedmioty wokół nas zostałyby zaatakowane przez hackerów. A gdyby ich celem były zmieniające kształt skrzydła samolotu? Albo gdyby ktoś budynkowi z ludźmi w środku wydał polecenie demontażu? Nie ulega wątpliwości, że ochrona własności intelektualnej stałaby się bardziej złożona, gdyby dotyczyła przedmiotów zmieniających kształt. U.S. Patent and Trademark Office musiałby rozstrzygać kwestie, z którymi wcześniej się nie zetknął. Świadomość istnienia takich potencjalnych zagrożeń związanych z innowacyjną technologią jest powodem, aby już teraz zacząć dyskusję na temat wprowadzenia od samego początku środków zaradczych i zabezpieczeń.