Hi-Tech

Материал 3.0: время программировать материю

Вы хорошо поработали и решаете передохнуть. Вы встречаете конец длинного дня в своей квартире в начале 2040-х годов. Дом отвечает на ваши позывы. «Время фильмов!», говорите вы. Экран компьютера, за которым вы работали, растекается по стене и превращается в плоскую проекцию. Стол распадается на сотни крошечных частей, которые заползают под вас и принимают форму кресла. Кому нужно больше одной комнаты? Вы расслабляетесь в кресле и через несколько секунд уже смотрите фильм в домашнем кинотеатре, все в тех же четырех стенах.

Это мечта работающих над «программируемой материей».

Жизнь 1. В своей последней книге об искусственном интеллекте Макс Тегмарк проводит различие между тремя уровнями вычислительной сложности для организмов. Поведение бактерий закодировано в ее ДНК; ничему новому она научиться не может. 0 — это одноклеточные организмы вроде бактерий; для нее аппаратное обеспечение неотличимо от программного.

0 — это жизнь людей в спектре. Жизнь 2. Например, можем выучить испанский вместо итальянского. Мы отчасти застряли в своем оборудовании, но можем менять собственную программу, делая выбор в процессе обучения. Подобно управлению пространством на смартфоне, аппаратура мозга позволяет загружать определенный набор «покетов», но в теории вы можете изучать новое поведение, не меняя базовый генетический код.

0 отходит от этого: существа могут менять как аппаратную, так и программную оболочку при помощи обратной связи. Жизнь 3. Возможно, благодаря CRISPR и другим методам редактирования генов, мы сможем использовать собственное «программное обеспечение» для изменения собственного «устройства». Тегмарк видит в этом истинный искусственный интеллект — как только он научится менять свой базовый код, произойдет взрыв интеллекта.

Что, если вместо армии швейцарских ножей с десятками инструментов, вы обзавелись бы единственным инструментом, который «знал» бы, как стать любым другим инструментом для ваших нужд, по вашей команде? Программируемая материя переносит эту аналогию на предметы нашего мира: что, если ваш диван смог бы «научиться», как стать столом? Это позволило бы сэкономить пространство и ресурсы. В переполненных городах будущего на смену домам могли бы прийти апартаменты, в которых была бы одна комната.

Во всяком случае таковы мечты.

Профессор Скайлар Тиббитс из Массачусетского технологического института называет это 4D-печатью. Поскольку создавать и производить отдельные устройства так сложно, нетрудно предположить, что описанные выше штуки, которые могут превращаться во много разных предметов, будут чрезвычайно сложными. Самосборка обещает прорывы во многих отраслях, от биологии до материаловедения, информатики, робототехники, производства, транспортировки, инфраструктуры, строительства, искусства и многого другого. Его исследовательская группа определила ключевые ингредиенты для самостоятельной сборки как простой набор отзывчивых «кирпичиков», энергии и взаимодействий, из которых можно воссоздать практически любой материал и процесс. Даже в кулинарии и освоении космоса.

Эти проекты все еще в зачаточном состоянии, но «лаборатория самостоятельной сборки» (Self-Assembly Lab) Тиббитса и другие уже закладывают основы для их развития.

На ум приходят жуткие фабрики, на которых круглосуточно самостоятельно собираются мобильные телефоны из 3D-печатных частей, не требуя вмешательства людей или роботов. Например, есть проект по самосборке сотовых телефонов. Это доказательство концепции. Едва ли такие телефоны будут улетать с полок как горячие пирожки, но стоимость производства в рамках такого проекта будет ничтожной.

Важен баланс. Одним из основных препятствий, которые необходимо преодолеть при создании программируемой материи, является подбор правильных фундаментальных блоков. Из-за этого строительные блоки могут быть бесполезными для некоторых применений — например, если нужно создать инструменты для тонких манипуляций. Чтобы создать мелкие детали, нужны не очень большие «кирпичики», иначе конечная конструкция будет выглядеть комковато. С другой стороны, если части слишком малы, могут возникнуть другие проблемы. С большими кусками может быть сложно смоделировать ряд текстур.

У робота должен быть источник питания и мозг или по крайней мере какой-то генератор сигналов и процессор сигналов, все в одном компактном блоке. Представьте себе установку, в которой каждая деталь представлена небольшим роботом. Можно вообразить, что ряд текстур и натяжений можно моделировать, изменяя силу «связи» между отдельными единицами — стол должен быть чуть тверже, чем ваша кровать.

Очень много групп ученых работают над этим, включая MIT, Лозанну и Университет Брюсселя. Первые шаги в этом направлении были сделаны теми же, кто разрабатывает модульных роботов.

Сейчас в системе всего десять отдельных единиц, но, опять же, это доказательство концепции того, что модульной системой роботов можно управлять; возможно, в будущем небольшие версии этой же системы лягут в основу компонентов для Материала 3. В новейшей конфигурации отдельный робот выступает в качестве центрального отдела, принимающего решения (можете называть его мозгом), а дополнительные роботы могут присоединяться по необходимости к этому центральному отделу, если нужно изменить форму и структуру общей системы. 0.

Например, система роботов могла бы быстро перестраиваться, чтобы пуля проходила без повреждений, формируя таким образом неуязвимую систему. Легко представить, как при помощи алгоритмов машинного обучения эти рои роботов учатся преодолевать препятствия и реагировать на изменение окружающей среды легче и быстрее отдельного робота.

Одно из недавних крупных соревнований по робототехнике, проведенном DARPA, Robotics Challenge выиграл робот, который может адаптироваться. Говоря о робототехнике, форма идеального робота была предметом многих дискуссий. Он победил известного гуманоида Boston Dynamics ATLAS простым добавлением колеса, которое позволило ему кататься.

Это будет особенно полезно в случае бедствия, когда дорогие роботы смогут заменить людей, но должны будут готовы адаптироваться к непредсказуемым обстоятельствам. Вместо того чтобы строить роботов в форме людей (хотя иногда это полезно), можно позволить им эволюционировать, развиваться, искать идеальную форму для выполнения поставленной задачи.

Но это не обязательно. Многие футурологи представляют возможность создания крошечных наноботов, способных создавать что угодно из сырья. Представьте себе трубу, которая может укрепляться или ослабляться по необходимости либо менять направление течения по команде. Программируемая материя, которая может отвечать и реагировать на окружающую среду, будет полезна в любых промышленных применениях. Либо ткань, которая может становиться более или менее плотной в зависимости от условий.

Возможно, традиционное нетехнологичное решение, как это часто бывает, будет гораздо более практичным и экономичным. Мы все еще далеки от времен, когда наши кровати смогут трансформироваться в велосипеды. Но поскольку человек пытается засунуть чип в каждый несъедобный объект, неодушевленные объекты будут становиться чуть более одушевленными с каждым годом.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть