Du möter slutet på en lång dag i din lägenhet i början av 2040-talet. Du gjorde ett bra jobb och bestämde dig för att ta en paus. "Filmtid!" Säger du. Hem svarar på dina krav. Bordet delas upp i hundratals små bitar som kryper under dig och har formen av en stol. Datorskärmen du arbetade på sprider sig över väggen och förvandlas till en platt projektion. Du kopplar av i en fåtölj och om några sekunder tittar du redan på en film i din hemmabio, allt inom samma fyra väggar. Vem behöver mer än ett rum?
Detta är drömmen för dem som arbetar med "programmerbar materia".
I sin senaste bok om konstgjord intelligens skiljer Max Tegmark mellan tre nivåer av beräkningskomplexitet för organismer. Life 1.0 är encelliga organismer som bakterier; för henne kan hårdvara inte skiljas från programvara. Bakteriens beteende är kodat i dess DNA; hon kan inte lära sig något nytt.
Life 2.0 är livet för människor på spektrumet. Vi sitter fast i vår utrustning, men vi kan ändra vårt eget program och göra val i inlärningsprocessen. Till exempel kan vi lära oss spanska istället för italienska. I likhet med rymdhanteringen på en smartphone låter hjärnans hårdvara dig ladda ner en specifik uppsättning "fickor", men i teorin kan du lära dig nya beteenden utan att ändra den underliggande genetiska koden.
Life 3.0 flyttar sig bort från detta: varelser kan ändra både hårdvara och programvaruskal med feedback. Tegmark ser detta som en riktig konstgjord intelligens - så snart han lär sig att ändra sin baskod kommer det att bli en explosion av intelligens. Kanske tack vare CRISPR och andra genredigeringsmetoder kan vi använda vår egen "programvara" för att modifiera vår egen "hårdvara."
Programmerbara Matter bär denna analogi till föremålen i vår värld: tänk om din soffa skulle kunna "lära sig" hur man blir ett bord? Vad händer om du, i stället för en armé av schweiziska knivar med dussintals verktyg, hade ett enda verktyg som "visste" hur du skulle bli något annat verktyg för dina behov, på ditt kommando? I framtidens trångt städer kan hus ersättas av lägenheter med ett rum. Detta skulle spara utrymme och resurser.
Hur som helst, det här är drömmarna.
Eftersom det är så svårt att designa och tillverka enskilda enheter är det inte svårt att föreställa sig att de saker som beskrivs ovan, som kan förvandlas till många olika objekt, kommer att vara extremt komplicerade. Professor Skylar Tibbits från MIT kallar det 4D-utskrift. Hans forskargrupp identifierade de viktigaste ingredienserna för självmontering som en enkel uppsättning responsiva byggstenar, energier och interaktioner från vilka praktiskt taget allt material och process kan återskapas. Självmontering lovar genombrott i många branscher, från biologi till materialvetenskap, datavetenskap, robotik, tillverkning, transport, infrastruktur, konstruktion, konst och mer. Även i matlagning och rymdutforskning.
Kampanjvideo:
Dessa projekt är fortfarande i sin spädbarn, men Tibbits självmonteringslaboratorium och andra lägger redan grunden för deras utveckling.
Till exempel finns det ett projekt för självmontering av mobiltelefoner. Läskiga fabriker kommer att tänka på, där de självständigt monterar mobiltelefoner från 3D-tryckta delar dygnet runt, utan att kräva mänsklig eller robotisk intervention. Det är osannolikt att dessa telefoner flyger från hyllorna som heta kakor, men produktionskostnaderna för ett sådant projekt kommer att vara obetydliga. Detta är ett bevis på begreppet.
Ett av de viktigaste hinder som måste övervinnas när man skapar programmerbar materia är att välja rätt grundblock. Balans är viktig. För att skapa små detaljer behöver du inte särskilt stora "tegelstenar", annars kommer den slutliga designen att se klumpig ut. På grund av detta kan byggstenar vara värdelösa för vissa applikationer - till exempel när du behöver skapa verktyg för subtil manipulation. Med stora bitar kan det vara svårt att modellera ett antal texturer. Å andra sidan, om delarna är för små, kan andra problem uppstå.
Föreställ dig en installation där varje detalj representeras av en liten robot. Roboten måste ha en strömförsörjning och en hjärna, eller åtminstone någon form av signalgenerator och signalprocessor, allt i en kompakt enhet. Du kan föreställa dig att ett antal strukturer och spänningar kan modelleras genom att ändra styrkan på "bindningen" mellan de enskilda enheterna - bordet ska vara något svårare än din säng.
De första stegen i denna riktning togs av de som utvecklar modulära robotar. Det finns många grupper av forskare som arbetar med detta, inklusive MIT, Lausanne och universitetet i Bryssel.
I den senaste konfigurationen fungerar en enda robot som en central beslutsavdelning (du kan kalla den hjärnan), och ytterligare robotar kan ansluta sig till denna centrala avdelning efter behov om formen och strukturen i det övergripande systemet behöver ändras. Det finns för närvarande bara tio separata enheter i systemet, men återigen är detta ett bevis på att ett modulärt robotsystem kan styras; kanske i framtiden kommer små versioner av samma system att utgöra grunden för komponenter för Material 3.0.
Det är lätt att föreställa sig hur dessa svärmar av robotar lär sig att övervinna hinder och svara på förändrade miljöer lättare och snabbare än en enda robot som använder maskininlärningsalgoritmer. Till exempel skulle ett robotsystem snabbt kunna byggas om så att en kula passerar utan skada och därmed bilda ett oskadligt system.
Om vi talar om robotik har formen på den ideala roboten varit föremål för mycket debatt. En av de senaste stora robotkonkurrenserna som arrangerades av DARPA, Robotics Challenge, vann en robot som kan anpassa sig. Han besegrade den berömda humanoiden Boston Dynamics ATLAS genom att helt enkelt lägga till ett hjul som tillät honom att rida.
Istället för att bygga robotar i form av människor (även om detta ibland är användbart) kan du låta dem utvecklas, utvecklas, hitta den perfekta formen för uppgiften. Detta kommer att vara särskilt användbart vid en katastrof, när dyra robotar kan ersätta människor, men måste vara beredda att anpassa sig till oförutsägbara omständigheter.
Många futurister föreställer sig möjligheten att skapa små nanobotter som kan skapa allt från råvaror. Men detta är valfritt. Programmerbar materia som kan svara och svara på miljön kommer att vara användbar i alla industriella tillämpningar. Föreställ dig ett rör som kan stärkas eller försvagas vid behov eller ändra flödesriktning på kommando. Eller tyg, som kan bli mer eller mindre tätt beroende på förhållanden.
Vi är fortfarande långt ifrån de dagar då våra sängar kan förvandlas till cyklar. Kanske kommer den traditionella icke-tekniska lösningen, som ofta är fallet, mycket mer praktisk och ekonomisk. Men när en person försöker skjuta ett chip i varje oätligt objekt, kommer livlösa föremål att bli lite mer livliga varje år.
Ilya Khel