クレイトロニクスとは？

Claytronicsは、プログラム可能な物質、つまり、コンピューターグラフィックスを介して2次元画像を操作できるのと同じ方法で3次元で電子的に操作できる素材の概念を実装するために設計されたシステムです。 そのような材料は、実際の原子と同様に、プログラム可能な物質の最小の不可分な単位である「catoms」—クレイトロニクス原子—で構成されます。 各catomは、電子指示を受信し、情報を処理し、他のcatomと通信し、それらを順守することができます。 catomのグループは移動できますが、個々のcatomには可動部分がありません。 その目的は、非常に多くの非常に小さなcatomをナノスケールのロボット工学で使用し、幅広いアプリケーションを可能にすることです。

クレイトロニクスの基本単位であるcatomは、受信機またはアンテナ、中央処理装置（CPU）、電源、1つまたは複数のセンサー、ビデオディスプレイ、および付着手段を備えた内蔵型の構造で構成され、他のカトムに対して相対的に移動します。 接着は、例えば、磁力または静電気力によって達成できます。 2011年の時点で、必要に応じてオンとオフを切り替えることができる電磁石を使用して、2次元で相互に移動できる比較的大規模なカタログで成功した試験が実施されました。 カトムは、サブミリメートル単位、さらにはナノメートル単位で大量生産され、何百万ものカトムのコレクションを操作できるようになると予想されます。

クレイトロニクスでは、カトムのコレクションは「アンサンブル」と呼ばれます。 アンサンブル内の各catomはその位置を決定でき、この情報をアンサンブル全体に規定された全体的な目標と組み合わせることで、近隣のcatomと結合するか、それらに対して相対的に移動するかを決定できます。 たとえば、アンサンブルには、3次元オブジェクトを再現するという目標が与えられます。 当初、個々のcatomsはランダムに動き回っていますが、内部メモリとセンサーからの状態と位置に関する情報と組み合わせて、再現されるオブジェクトについて提供された情報を使用するため、オブジェクトは協力によって形を取りますアクション。

数百万の自己完結型ユニットの動作を整理するには、従来のアプリケーションで使用されるものとは非常に異なる新しいプログラミング言語の開発が必要です。 たとえば、各ユニットを一意に識別することはできません。「匿名」であるため、「プログラム」は特定のユニットに送信される特定の命令のセットで構成されません。 代わりに、目標が指定され、基本的に自律的なユニットが単純なルールに従って自分自身を編成するために残されます。 この目的のために、2つのプログラミング言語、MeldおよびLocally Distributed Predicates（LDP）が開発されました。

クレイトロニクスの可能性のあるアプリケーションの1つは、送信された情報から3次元オブジェクトを再現できる3Dファックス機です。 これを達成するために他の多くのオプションが提案されていますが、クレイトロニクス技術がはるかに速い複製をもたらす可能性が高いです。 複製されるオブジェクトは、オブジェクトの寸法に関する情報を取得して、正確な複製を作成するために整理する受信カトムの集団に送信するカトムの層の下に単純に埋め込むことができます。 もう1つの可能性は「パリオ」です。動画から一歩進んだもので、移動する3次元オブジェクトの操作を可能にし、研究、モデリング、設計、教育、エンターテイメントで多くの用途があります。