O que é o Claytronics?
O Claytronics é um sistema projetado para implementar o conceito de matéria programável, ou seja, material que pode ser manipulado eletronicamente em três dimensões, da mesma forma que imagens bidimensionais podem ser manipuladas através de computação gráfica. Tais materiais seriam compostos de "catoms" - átomos argonônicos - que, em analogia com os átomos reais, seriam as menores unidades indivisíveis da matéria programável. Cada catom seria capaz de receber instruções eletrônicas, processar informações, comunicar-se e aderir a outros catoms. Grupos de catoms seriam capazes de se mover, mas sem os catoms individuais possuindo partes móveis. O objetivo é que um número muito grande de catoms extremamente pequenos seja usado na robótica em nanoescala, permitindo uma ampla gama de aplicações.
A unidade básica da claytronics, a catom, consiste em uma estrutura independente que possui um receptor ou antena, uma unidade central de processamento (CPU), uma fonte de alimentação, um ou mais sensores, uma exibição de vídeo e meios de adesão e movendo-se em relação a outros catoms. A adesão pode ser alcançada por magnetismo ou forças eletrostáticas, por exemplo. A partir de 2011, foram realizados testes bem-sucedidos com catoms de escala relativamente grande que podem se mover um em relação ao outro em duas dimensões usando eletroímãs que podem ser ligados e desligados conforme necessário. Prevê-se que os catoms serão produzidos em massa na escala sub-milimétrica e até nanométrica, permitindo que coleções de milhões de catoms sejam manipuladas.
Na claytronics, coleções de catoms são chamadas de "conjuntos". Cada catom dentro de um conjunto é capaz de determinar sua localização e, combinando essas informações com algum objetivo geral prescrito para o conjunto como um todo, pode decidir se deve se vincular aos catoms vizinhos ou se deve se mover em relação a eles. Por exemplo, um conjunto pode ter o objetivo de reproduzir um objeto tridimensional. Inicialmente, os catoms individuais podem estar se movendo aleatoriamente, mas como eles usam as informações fornecidas sobre o objeto a ser reproduzido em combinação com as informações sobre seus estados e localizações na memória interna e nos sensores, o objeto toma forma através de sua cooperação açao.
Organizar o comportamento de milhões de unidades independentes requer o desenvolvimento de novas linguagens de programação muito diferentes daquelas usadas para aplicativos convencionais. Por exemplo, não seria possível identificar exclusivamente cada unidade - elas seriam "anônimas" e, portanto, um "programa" não consistiria em conjuntos de instruções específicas enviadas a unidades específicas. Em vez disso, um objetivo seria especificado e as unidades essencialmente autônomas deixadas para se organizarem seguindo regras simples. Duas linguagens de programação, Meld e Locally Distributed Predicates (LDP), foram desenvolvidas para esse fim.
Uma aplicação provável para claytronics é uma máquina de fax 3D que permitiria a reprodução de objetos tridimensionais a partir de informações transmitidas. Embora várias outras opções tenham sido sugeridas para conseguir isso, é provável que a tecnologia claytronics resulte em uma reprodução muito mais rápida. O objeto a ser reproduzido poderia simplesmente ser enterrado sob uma camada de catoms que obtivesse e transmitisse informações sobre as dimensões do objeto a um conjunto receptor de catoms que então se organizaria para criar uma reprodução precisa. Outra possibilidade é "pario", um passo adiante do vídeo que permite a manipulação de objetos tridimensionais em movimento, com muitos usos possíveis em pesquisa, modelagem, design e educação, além de entretenimento.