"Умный песок" научат копировать внешние объекты
Инженеры Массачусетского технологического института разработали алгоритм
взаимодействия автономных миниатюрных модулей, которые авторы назвали
"умный песок". Алгоритм позволяет модулям копировать форму внешних
объектов, не прибегая к централизованному управлению. Описание работы приводится на сайте института.
Алгоритм копирования формы инженеры испытывали в компьютерном
моделировании, а также на устройствах-прототипах. Они были весьма далеки
от планируемых миниатюрных размеров, поэтому их назвали "умными
камешками" (smart pebbles). Модули представляли собой кубические, со
стороной в один сантиметр, устройства, оснащенные небольшим
микропроцессором, четырьмя расположенными по противоположным граням куба
электромагнитами и возможностью сообщать друг другу информацию. С
помощью магнитов кубики могли прочно присоединяться друг к другу или
отсоединяться, в зависимости от сигнала микропроцессора. При этом
устройства были оснащены особыми, пермаэлектрическими магнитами, которые
тратят энергию только на переходы между магнитным и немагнитным
состоянием.
Соединяясь в определенной последовательности с помощью магнитов, модули
могли складываться в разные фигуры. Для простоты изготовления инженеры
решили на данном этапе использовать только плоские фигуры, хотя
разработанный алгоритм позволяет взаимодействовать и в трехмерном
пространстве.
Копирование происходило следующим образом. На плоскости, где были плотно
упакованы кубики, находился копируемый объект в виде небольшого
условного человечка. Модули решали, какие из них непосредственно
принадлежат оригиналу и, таким образом, образуют его контур. Контурные
модули посылали информацию на некоторое удаление другим кубикам, которые
соединялись друг с другом магнитами в соответствии с формой контура.
Таким образом, исходная фигура воспроизводилась в виде соединенных
модулей. Остальные кубики отсоединялись друг от друга и свободно
рассыпались. Авторы утверждают, что такой алгоритм позволяет
воспроизводить форму любой сложности в том числе и в трехмерном
пространстве.
Ключевым свойством своих алгоритмов и работающих по ним прототипов
авторы считают минимальные требования к вычислительной мощности каждого
элемента. Это потенциально открывает возможности для глубокой
миниатюризации модулей.
По своей концепции работа сходна с работами в направлении создания "умной пыли", где применяется такой же подход к модульности и миниатюризации.
|