Вдохновленные осьминогами, исследователи разработали структуру, которая воспринимает, вычисляет и реагирует без какой-либо централизованной обработки, создавая устройство, являющееся не совсем роботом и не совсем компьютером, но имеет характеристики обоих. Новая технология обещает использовать в самых разных областях: от мягкой робототехники до протезов.
«Мы называем это« мягкой тактильной логикой »и разработали серию прототипов, демонстрирующих его способность принимать решения на материальном уровне — где датчик получает входные данные — вместо того, чтобы полагаться на централизованную логическую систему на основе полупроводников», — говорит он. Майкл Дики, соавтор статьи о работе и профессор Alcoa по химической и биомолекулярной инженерии в Университете штата Северная Каролина.
«Наш подход был вдохновлен осьминогами, которые имеют централизованный мозг, но также имеют значительные нейронные структуры по всей их руке. Это повышает вероятность того, что руки могут« принимать решения »на основе сенсорной информации, без непосредственного указания со стороны мозга».
В основе мягких тактильных логических прототипов лежит общая структура: пигменты, которые меняют цвет при разных температурах, смешиваются в мягкую, растягивающуюся силиконовую форму. Этот пигментированный силикон содержит каналы, заполненные металлом, который при комнатной температуре является жидкостью, эффективно создавая нервную систему с хрупкой проволокой.
Нажатие или растяжение силикона деформирует жидкий металл, что увеличивает его электрическое сопротивление, повышая его температуру при прохождении через него тока. Более высокая температура вызывает изменение цвета в окружающих чувствительных к температуре красителях. Другими словами, общая структура имеет настраиваемые средства восприятия прикосновения и напряжения.
Исследователи также разработали мягкие тактильные логические прототипы, в которых это же действие — деформация жидкого металла на ощупь — перераспределяет электрическую энергию в другие части сети, в результате чего материал меняет цвет, активируя двигатели или включая освещение. Прикосновение к силикону в одном месте создает иную реакцию, чем прикосновение в двух местах; таким образом, система выполняет простую логику в ответ на прикосновение.
«Это доказательство концепции, которая демонстрирует новое мышление о том, как мы можем интегрировать принятие решений в мягкие материалы», — говорит Дики.
«Существуют живые организмы, которые могут принимать решения, не полагаясь на жесткий централизованный процессор. Подражая этой парадигме, мы продемонстрировали распределенную логику на основе материалов, используя совершенно мягкие материалы».
В настоящее время исследователи изучают способы создания более сложных мягких схем, вдохновленных сложными датчиками и исполнительными механизмами, обнаруженными в биологических системах.
