Vous rencontrez la fin d'une longue journée dans votre appartement au début des années 2040. Vous avez fait du bon travail et avez décidé de faire une pause. «L'heure du cinéma!» Dites-vous. Home répond à vos envies. La table se divise en centaines de petits morceaux qui rampent sous vous et prennent la forme d'une chaise. L'écran de l'ordinateur sur lequel vous travailliez s'étend sur le mur et se transforme en une projection plane. Vous vous détendez dans un fauteuil et en quelques secondes vous regardez déjà un film dans votre cinéma maison, le tout dans les mêmes quatre murs. Qui a besoin de plus d'une pièce?
C'est le rêve de ceux qui travaillent sur la «matière programmable».
Dans son dernier livre sur l'intelligence artificielle, Max Tegmark distingue trois niveaux de complexité informatique pour les organismes. Life 1.0 sont des organismes unicellulaires comme les bactéries; pour elle, le matériel est indiscernable du logiciel. Le comportement de la bactérie est codé dans son ADN; elle ne peut rien apprendre de nouveau.
La vie 2.0 est la vie des personnes du spectre. Nous sommes en quelque sorte coincés avec notre équipement, mais nous pouvons changer notre propre programme, faire des choix dans le processus d'apprentissage. Par exemple, nous pouvons apprendre l'espagnol au lieu de l'italien. Semblable à la gestion de l'espace sur un smartphone, le matériel du cerveau vous permet de télécharger un ensemble spécifique de «poches», mais en théorie, vous pouvez apprendre de nouveaux comportements sans changer le code génétique sous-jacent.
Life 3.0 s'éloigne de cela: les créatures peuvent changer à la fois les coquilles matérielles et logicielles en utilisant la rétroaction. Tegmark voit cela comme une véritable intelligence artificielle - dès qu'il apprendra à changer son code de base, il y aura une explosion d'intelligence. Peut-être que grâce à CRISPR et à d'autres techniques d'édition de gènes, nous pouvons utiliser notre propre «logiciel» pour modifier notre propre «matériel».
Programmable Matter porte cette analogie aux objets de notre monde: et si votre canapé pouvait «apprendre» à devenir une table? Et si, au lieu d'une armée de couteaux suisses avec des dizaines d'outils, vous aviez un seul outil qui "savait" devenir n'importe quel autre outil pour vos besoins, à votre disposition? Dans les villes surpeuplées du futur, les maisons pourraient être remplacées par des appartements d'une seule pièce. Cela permettrait d'économiser de l'espace et des ressources.
Quoi qu'il en soit, ce sont les rêves.
Comme il est si difficile de concevoir et de fabriquer des dispositifs individuels, il n'est pas difficile d'imaginer que les choses décrites ci-dessus, qui peuvent se transformer en de nombreux objets différents, seront extrêmement complexes. Le professeur Skylar Tibbits du MIT l'appelle l'impression 4D. Son équipe de recherche a identifié les ingrédients clés de l'auto-assemblage comme un simple ensemble de blocs de construction réactifs, d'énergies et d'interactions à partir desquels presque tous les matériaux et processus peuvent être recréés. L'auto-assemblage promet des percées dans de nombreuses industries, de la biologie à la science des matériaux, à l'informatique, à la robotique, à la fabrication, aux transports, aux infrastructures, à la construction, aux arts et plus encore. Même dans la cuisine et l'exploration spatiale.
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Ces projets en sont encore à leurs balbutiements, mais le Self-Assembly Lab de Tibbits et d'autres préparent déjà les bases de leur développement.
Par exemple, il existe un projet d'auto-assemblage de téléphones portables. Des usines effrayantes viennent à l'esprit, où elles assemblent indépendamment des téléphones mobiles à partir de pièces imprimées en 3D 24 heures sur 24, sans intervention humaine ou robotique. Il est peu probable que ces téléphones volent des étagères comme des petits pains chauds, mais le coût de production d'un tel projet sera négligeable. Ceci est une preuve de concept.
L'un des principaux obstacles à surmonter lors de la création de matière programmable est le choix des bons blocs fondamentaux. L'équilibre compte. Pour créer de petits détails, vous n'avez pas besoin de très grosses "briques", sinon la conception finale aura l'air grumeleuse. Pour cette raison, les blocs de construction peuvent être inutiles pour certaines applications - par exemple, lorsque vous devez créer des outils pour une manipulation subtile. Avec de gros morceaux, il peut être difficile de modéliser un certain nombre de textures. En revanche, si les pièces sont trop petites, d'autres problèmes peuvent survenir.
Imaginez une configuration dans laquelle chaque détail est représenté par un petit robot. Le robot doit avoir une alimentation et un cerveau, ou au moins une sorte de générateur de signal et de processeur de signal, le tout dans une unité compacte. Vous pouvez imaginer qu'un certain nombre de textures et de tensions peuvent être modélisées en modifiant la force du «lien» entre les unités individuelles - la table doit être légèrement plus dure que votre lit.
Les premiers pas dans cette direction ont été franchis par ceux qui développent des robots modulaires. De nombreux groupes de scientifiques y travaillent, notamment le MIT, Lausanne et l'Université de Bruxelles.
Dans la dernière configuration, un seul robot agit comme un service décisionnel central (vous pouvez l'appeler le cerveau), et des robots supplémentaires peuvent rejoindre ce service central si nécessaire si la forme et la structure du système global doivent être modifiées. Il n'y a actuellement que dix unités distinctes dans le système, mais encore une fois, c'est une preuve de concept qu'un système de robot modulaire peut être contrôlé; peut-être qu'à l'avenir, de petites versions du même système formeront la base des composants de Material 3.0.
Il est facile d’imaginer comment ces essaims de robots apprennent à surmonter les obstacles et à réagir aux environnements changeants plus facilement et plus rapidement qu’un seul robot utilisant des algorithmes d’apprentissage automatique. Par exemple, un système de robot pourrait rapidement se reconstruire de sorte qu'une balle passe sans dommage, formant ainsi un système invulnérable.
En parlant de robotique, la forme du robot idéal a fait l'objet de nombreux débats. L'une des récentes grandes compétitions de robotique organisées par la DARPA, le Robotics Challenge, a été remportée par un robot capable de s'adapter. Il a vaincu le célèbre humanoïde Boston Dynamics ATLAS en ajoutant simplement une roue qui lui permettait de rouler.
Au lieu de construire des robots sous forme d'humains (bien que cela soit parfois utile), vous pouvez leur permettre d'évoluer, d'évoluer, de trouver la forme parfaite pour la tâche. Cela sera particulièrement utile en cas de catastrophe, lorsque des robots coûteux peuvent remplacer les humains, mais doivent être prêts à s'adapter à des circonstances imprévisibles.
De nombreux futuristes envisagent la possibilité de créer de minuscules nanobots capables de créer n'importe quoi à partir de matières premières. Mais c'est facultatif. La matière programmable qui peut répondre et répondre à l'environnement sera utile dans toute application industrielle. Imaginez un tuyau qui peut être renforcé ou affaibli selon les besoins, ou changé de direction d'écoulement sur commande. Ou du tissu, qui peut devenir plus ou moins dense selon les conditions.
Nous sommes encore loin du temps où nos lits peuvent être transformés en vélos. Peut-être que la solution non technologique traditionnelle, comme c'est souvent le cas, sera beaucoup plus pratique et économique. Mais comme une personne essaie de pousser une puce dans chaque objet non comestible, les objets inanimés deviendront un peu plus animés chaque année.
Ilya Khel