Новые алгоритмы сделают возможным создание «умного песка», собирающегося в любую форму. Это позволит мгновенно формировать любые предметы или создавать копии поломанных частей.
Представьте, что у вас есть большая коробка с песком, в которую вы помещаете маленькую модель предмета. Через несколько секунд вы достаете из нее полноразмерный предмет: песок принял форму увеличенной копии модели.
На первой в мире конференции по роботехнике и автоматизации, которая пройдет в мае, ученые из Массачусетского технологического института представят научную статью, в которой описываются алгоритмы функционирования подобного «умного песка».
Они также опишут эксперименты, которые проводились для проверки алгоритмов на крупных частицах — кубах с гранями в 10 миллиметров, с элементарными микропроцессорами внутри и с очень необычными магнитами на четырех сторонах.
В отличие от других подходов к созданию реконфигурируемых роботов, умный песок использует метод удаления, подобно резке по камню, вместо метода добавления, как при сборке блоков ЛЕГО. Кучу умного песка можно сравнить с неотесанным камнем, с которого начинает свою работу скульптор. Ненужные песчинки просто отпадают.
Когда послужил по своему назначению, его можно вернуть обратно к остальному песку. Составляющие его песчинки отделятся друг от друга, и будут свободны для объединения в новые формы.
Поскольку отдельные песчинки будут обладать чрезвычайно ограниченными вычислительными возможностями, главное требование к алгоритмам заключается в их максимальной эффективности. «Как разработать алгоритмы, которые не тратят информацию, как на уровне коммуникации, так и на уровне хранения?», — спрашивает профессор Даниэла Рус.
Четыре стороны тестового куба усеяны так называемыми электроперманентными магнитами, представляющими собой материал, который способен намагничиваться и размагничиваться от единичного электрического пульса. В отличие от постоянных магнитов, они могут включаться и выключаться. И в отличие от электромагнитов, они не требуют постоянного тока для поддержания магнетизма. Песчинки используют магниты не только для крепления друг с другом, но и для коммуникации и передачи энергии. В каждый куб встроен крошечный микропроцессор, который способен сохранять всего 32 килобайт программного кода, и имеет всего два килобайта рабочей памяти.
Для создания умного песка потребуется сильно уменьшить размер 10-миллиметровых кубов. Но как пояснил Роберт Вуд из Гарвардского университета, это вполне достижимо.
«Для этого потребуется кропотливая работа, конечно», — сказал Вуд. «Перед нами стоят очень сложные инженерные задачи, над которыми мы продолжим работать в будущем».