Większość posiadanych przez ciebie rzeczy wydałaby się znajoma dla kogoś z roku 1900. Twoja szczotka jest plastikowa, ale zachowuje się tak samo jak drewniana. Pralka – bardzo zmyślne ustrojstwo – też nie jest czymś nie do ogarnięcia umysłem. Ale komputer? No tak... tu właśnie gość z początku XX wieku posądziłby cię o czary. A gdybyśmy sprawili, że wszystko przypominałoby komputer? A przynajmniej żeby wiele z twoich rzeczy dostosowywało się do twoich upodobań? W epoce potężnej mocy obliczeniowej i zaawansowanych tworzyw syntetycznych? Dlaczego nie możesz nakazać czterem krzesłom przekształcenia się w stół? Naukowcy nazywają taki wynalazek programowalną materią. Jego podstawą jest wzbogacenie przedmiotów informacją. Mogą nią być dosłownie bity i bajty zapisane we wbudowanym komputerze lub może być nią „wiedza” umieszczona w samej konstrukcji przedmiotu pod postacią jego kształtu lub składu materiałowego. Pracujący w Massachusetts Institute of Technology dr Erik Demaine mówi o tym w ten sposób: „Dla mnie najciekawszą możliwością programowania materii jest pomysł wielofunkcyjnych gadżetów. Potrafię sobie wyobrazić, jak mój rower zmienia się w krzesło, kiedy chcę sobie usiąść, a nie jeździć po okolicy. A potem przekształca się w laptopa. Albo mój telefon rozwija się w laptopa. Żyjemy w świecie komputerów, w którym oprogramowanie można dowolnie zmieniać. Programowalna materia jest tym samym dla przedmiotów. Jeśli chcesz mieć najnowszy model telefonu, musisz pójść do sklepu i kupić fizyczne urządzenie. Można sobie wyobrazić, że w przyszłości nasz telefon sam będzie potrafił zmienić się w nowy model. Takie mam marzenie”.

Naukowcy, inżynierowie i artyści z całego świata starają się je urzeczywistnić choćby w niewielkim stopniu. Niektórzy chcą programować materię tak, żeby reagowała na otoczenie. Inni chcą wbudować we wszystko, co produkujemy, małe roboty. Najbardziej ambitni twórcy marzą o uniwersalnych materiałach, które potrafią przyjąć dowolny kształt.

 

WŁADCY MAZI

W czasie pracy w słynnym ośrodku badawczym w Palo Alto dr David Duff ukuł określe nie „wiadro czegoś” (Bucket of Stuff), którym określił ostateczny cel rozwoju programowalnej materii. Wyobraź sobie, że masz wiadro bliżej nieokreślonej mazi. Przypinasz je sobie do paska i przystępujesz do naprawy cieknącego zlewu. Kiedy okazuje się, że potrzebujesz klucza imbusowego 7/32 cala, zwyczajnie przekazujesz polecenie jego uformowania wiadru czegoś. Z mazi wyłania się potrzebne narzędzie i dociągasz nim poluzowaną śrubę. Kiedy się orientujesz, że potrzebujesz kombinerek – pojawiają się kombinerki. Kiedy zachodzi potrzeba użycia przepychaczki, maź z wiadra przyjmuje kształt długiej rurki z elastycznym kopulastym zakończeniem. Może być jeszcze lepiej! Zamiast mówić: „Podaj mi śrubokręt”, możesz powiedzieć: „Poluzuj tę śrubę”, a maź sama ustali, jak to zrobić najlepiej. Albo zamiast samodzielnie przepychać zatkany sedes, zwracasz się do swojego zmęczonego wiadra: „Rób, co trzeba, kolego”.

Oczywiście działanie wiadra czegoś nie ograniczałoby się do formowania prostych narzędzi. Może potrzebujesz poduszki? Kalkulatora? A może robotycznego zwierzaka? Albo zapomniałeś, że dziś są walentynki, w związku z czym nakazujesz mazi przybrać postać kwiatów? Może nawet udałoby się ją tak skonfigurować, żeby wytwarzała więcej mazi! Innymi słowy wiadro czegoś zawiera materię prawdziwie uniwersalną – przynajmniej w granicach wyznaczonych prawami fizyki. To najbardziej ambitny cel stojący przed badaczami rozwijającymi programowalną materię i jednocześnie zapewne najbardziej odległy. Jest tak z kilku przyczyn. Po pierwsze każda cząstka mazi musi robić mnóstwo rzeczy, a jej zminiaturyzowanie jest bardzo trudne. Prof. Skylar Tibbits z MIT zauważył, że „klucz zapewne chcesz mieć zrobiony z czegoś twardego, ale jeśli potem zapragniesz zabawki dla dziecka, powinna być raczej zrobiona z elastycznego materiału. Jak sprawić, by tak różne cechy realizować jednym materiałem?”.

Innym problemem jest inteligencja każdej cząstki. Dr Demaine powiedział: „Z jednej strony jeśli nanoboty nie będą szczególnie inteligentne, naprawdę trudno będzie sprawić, żeby zrobiły coś sensownego. Jeśli zaś będą inteligentne, każdy z nich będzie potrzebował własnej baterii, a potem wiesz, no... będzie trudno”. Samo zapewnienie autonomicznego zasilania wielkiej gromadzie nanobotów jest dość problematyczne. Ale jeśli chcemy uniknąć potrzeby używania zewnętrznej maszyny, nieustannie przekazującej energię poszczególnym robotom, potrzebujemy jakiegoś sposobu na jej zmagazynowanie w każdej drobinie programowalnej materii. Naukowcom udało się niedawno uzyskać baterie wielkości ziarna piasku (dzięki użyciu specjalnej drukarki 3D). Są wciąż za duże na nasze potrzeby, a do tego zgadujemy, że nie są zbyt tanie.