- Proste materiały mogą przetwarzać informacje – napisali Holendrzy Martin van Hecke i Hadrien Bense w artykule opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie „Proceedings od the National Academy of Sciences”. Faktycznie mieli na myśli proste materiały – ich badanie dotyczy bowiem kawałka gumy.

Dość zwykły był też test, jaki przeprowadzali. Polegał on na ściskaniu gumy prasą. Pod wpływem nacisku guma się uginała, a cały proces był nagrywany. Szczegółowa analiza tego, co znalazło się na nagraniu, pokazała jednak, że nawet zwykła guma może mieć pewną zdolność przetwarzania informacji.

Jak działa komputer z gumy?

Co się dzieje ze ściskaną gumą? Nie ma tu niespodzianki: bardzo powoli się ugina. Jednak naukowcy spostrzegli, że po pewnym czasie następuje moment, w którym materiał gwałtownie się gnie, błyskawicznie swój zmieniając kształt. Van Hecke i Bense uznali, że to zgięcie się można potraktować jako bit informacji – przejście od 0 do 1. Natomiast wyprostowanie (zachodzące, gdy nacisk maleje) jako powrót do 0.

W ten sposób można zliczać ilość ściśnięć, pojawiających się w sposób przewidywalny i uporządkowany. - I jest to rodzaj przetwarzania informacji, nawet jeśli bardzo niewyszukany – zauważa Van Hecke. Wykonywany, dodajmy, na mechanicznym procesorze.

Naukowcy użyli pofałdowanego kawałka gumy, który – pod naciskiem – wygina się w trzech miejscach. Pozwoliło im to uzyskać więcej niż dwa stany układu. Natomiast po zmianie położenia podstawy, na której umieścili gumę, uzyskali siedem różnych stanów układu. Szczegółowo wyjaśnia to poniższy film:

Co ciekawe, w tym drugim wypadku guma reagowała na zmianę nacisku nie tylko w zależności od jego siły, ale również tego, w jakim stanie znajdowała się wcześniej. - To jest rodzaj pamięci – tłumaczy Bense. - Stan układu zależy nie tylko od nacisku, ale i od jego własnego stanu przeszłego – wyjaśnia.

Materiały przyszłości o niezwykłych właściwościach

Opisane eksperymenty należą do dziedziny nauki zajmującej się metamateriałami. Metamateriały to szczególna klasa materiałów, których właściwości zależą od ich struktury – najczęściej w skali cząsteczkowej, ale również większej. Najbardziej znana klasa metamateriałów to te, które zakrzywiają światło, czyli wpływają na falę elektromagnetyczną. Kilkanaście la temu naukowcy wykazali, że z odpowiedniego metamateriału dałoby się zrobić coś działającego jak peleryna niewidka – sprawiającego, że światło zostanie zakrzywione w taki sposób, iż ominie dany obiekt i wróci na poprzedni tor.

Mechaniczne metamateriały mogą mieć również inne niespotykane właściwości – choć będą łatwe do pojęcia przede wszystkim dla naukowców. Mowa np. o ujemnym współczynniku Poissona (pokazującym stosunek odkształcenia poprzecznego do podłużnego przy jednolitym naprężeniu danego ciała) albo ujemnej rozszerzalności cieplnej (długość lub objętość ciała nie rośnie, ale maleje wraz ze wzrostem temperatury). Szczególnie zaś interesujące są te metamateriały, których zachowanie lub własności mechaniczne można kontrolować w programowalny sposób. Takie właśnie jak guma użyta przez naukowców z Uniwersytetu Lejdejskiego.

Do czego może się przydać komputer z gumy?

Mechaniczne materiały mogą mieć zastosowanie na przykład w medycynie. Komputer z gumy przydałby się jednak każdemu z nas – dałoby się go wykorzystać na przykład do produkcji butów do biegania, które nie tylko absorbowałyby nacisk, ale i precyzyjnie go mierzyły.

- Zastosowania zawsze się znajdują – mówi Van Hecke – najpierw jednak należy odkryć zasadę, która steruje właściwościami metamateriałów – podkreśla naukowiec.    
 

Źródło: PNAS,  Phys.org