"Умный песок" научат копировать внешние объекты

Модули Smart Pebbles. Фото Distributed Robotics Laboratory

"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.