Hva er Claytronics?

Claytronics er et system designet for å implementere begrepet programmerbar materie, det vil si materiale som kan manipuleres elektronisk i tre dimensjoner på samme måte som todimensjonale bilder kan manipuleres gjennom datagrafikk. Slike materialer vil være sammensatt av “katomer” - leirtronikatomer - som, i analogi med faktiske atomer, ville være de minste udelelige enhetene i den programmerbare saken. Hver katom kan være i stand til å motta elektroniske instruksjoner, behandle informasjon og kommunisere med og overholde andre katomer. Grupper av kattedyr ville være i stand til å bevege seg, men uten at de enkelte katter har noen bevegelige deler. Målet er at svært store antall ekstremt små kattedyr skal brukes innen nanoskala-robotikk, slik at et bredt spekter av bruksområder.

Grunnenheten for leirtronikk, catom, består av en selvstendig struktur som har en mottaker eller antenne, en sentral prosesseringsenhet (CPU), en strømforsyning, en eller flere sensorer, en videodisplay og midler for å feste seg til, og beveger seg i forhold til andre katomer. Vedheft kan for eksempel oppnås ved hjelp av magnetisme eller elektrostatiske krefter. Fra 2011 har vellykkede forsøk blitt gjennomført med relativt store skalaer som kan bevege seg i forhold til hverandre i to dimensjoner ved hjelp av elektromagneter som kan slås av og på etter behov. Det forventes at katastrofer vil bli masseprodusert i sub-millimeter og til og med nanometer skala, slik at samlinger av millioner av katomer kan manipuleres.

I lertronikk blir katastrofesamlinger referert til som "ensembler." Hver katom i et ensemble er i stand til å bestemme plasseringen og ved å kombinere denne informasjonen med et overordnet mål foreskrevet for ensemblet som helhet, kan de bestemme om de skal binde seg til nabokatomer, eller om de skal flytte i forhold til dem. For eksempel kan et ensemble få målet å gjengi et tredimensjonalt objekt. Til å begynne med kan de enkelte kattene bevege seg tilfeldig, men når de bruker informasjonen de har fått om objektet som skal reproduseres i kombinasjon med informasjon om deres tilstander og lokasjoner fra deres interne minne og sensorer, tar objektet form gjennom deres kooperativ handling.

Å organisere atferden til millioner av selvstendige enheter krever utvikling av nye programmeringsspråk som er veldig forskjellige fra de som brukes til konvensjonelle applikasjoner. For eksempel ville det ikke være mulig å identifisere hver enhet på en unik måte - de vil være "anonyme", og slik at et "program" ikke vil bestå av sett med spesifikke instruksjoner sendt til bestemte enheter. I stedet ville et mål bli spesifisert og de i hovedsak autonome enhetene som er igjen for å organisere seg ved å følge enkle regler. To programmeringsspråk, Meld og lokalt distribuerte predikater (LDP), er utviklet for dette formålet.

En sannsynlig applikasjon for lertronikk er en 3D-faksmaskin som vil muliggjøre gjengivelse av tredimensjonale objekter fra overført informasjon. Selv om det er foreslått en rekke andre alternativer for å oppnå dette, er det sannsynlig at leireteknologi vil føre til mye raskere reproduksjon. Gjenstanden som skal reproduseres, kan ganske enkelt bli begravet under et lag med katomer som ville skaffe og overføre informasjon om objektets dimensjoner til et mottakende ensemble av katomer som deretter ville organisere seg for å skape en nøyaktig gjengivelse. En annen mulighet er "pario", et skritt fremover fra video som tillater manipulering av bevegelige tredimensjonale objekter, med mange mulige bruksområder innen forskning, modellering, design og utdanning samt underholdning.