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潘建偉團隊再發Science,可編程

云知道可編程

什么是可編程物質？

潘建偉團隊再發Science,可編程


先說結論：可編程物質相當于可以被重復編程的硬件你有沒有想過，未來有一天你家房子的外墻在夏天的時候自動變得透氣，而在冬天的時候會自動變得密實保暖；你能命令四張椅子變形為一張桌子 。還有，為什么我們必須要親自動手折紙，為啥不能對著一張紙說一句：我想要紙鶴 。它就變成一張紙鶴 。說一句：我想要青蛙 。它就變成青蛙了 。
或許我們還可以想的遠一點，當我想坐下，而不想再騎車時，我的自行車會變成一張椅子 。完了以后它又會變成我的筆記本電腦，或者我的手機會展開成一臺筆記本電腦 。這些聽起來非?？苹玫氖虑?，或許并沒有你想象的那么遙遠 。這些材料被稱為：可編程物質 。可編程物質相當于可以被重復編程的硬件，我再舉個例子：我們現在想獲得最新型號的手機，就得去買，但未來的手機能將其自身在分子層面上重新排列成一款新型號 。
這聽起來實在是太不可思議了 ?？赡阒绬?？全世界有許多科學家、工程師和藝術家都在努力實現這種可能性 。他們的夢想是一團幾乎能變成任何形狀的物質 。我覺得我們人類天生就很喜歡可以變成其他東西的東西 。你想想，變形金剛為什么大人小孩都喜歡看，因為它滿足了我們的這種喜好 。我們的現狀如何？不知道你看過一部經典的科幻片嗎？施瓦辛格演的《終結者 2》，里面有一個很酷的液態金屬機器人，代號 T-1000 。
它其實就是理想中的可編程物質，根據需要可以變形成任意形狀 。當然，我估計你不想要一個從來未來回來的殺手機器人 。麻省理工學院的斯凱拉·蒂比茨教授是程序化材料的支持者，他是對這個領域的展望是這樣的：“我的想法是你可以為材料編程，為物理實體編程，以使它們能自行改變形態和性質，能在沒有人或機器介入的情況下自行配置……你可以以某種方式讓材料自行改變形態，而且這通常將是由環境中的事物所觸發的——溫度、濕度、電活性，以及其他能使它們改變形態的觸發因素 。
”蒂比茨教授將可編程物質的這種特點稱為“4D 打印”，因為 3D 打印出來的物體不會根據材質和環境隨著時間發生變化 。比方說，有一種可重復配置的 3D 打印吸管，經過特殊設計的接合處遇水便會彎曲 。理論上，通過對每個接合處彎曲方式做出選擇，這種吸管幾乎能呈現出任何形狀 。蒂比茨教授制作出了一種被放在水里時形狀會自行變成字母“MIT”的吸管 。
紙藝機器人是一個實現可編程物質的很好的起點，因為紙是相對容易操作的，簡單的折疊規則可以創造出復雜的結構 。紙藝機器人具有用于與一臺計算機通信的電路系統，因此你可以輕松地為這種機器人進行編程，以使其在正確的時間沿著正確的折痕處進行彎曲 。此外，因為這種機器人在達成期望的形態之后仍可以繼續折疊，所以它可以做到傳統紙藝無法做到的事情，例如四處走動或抓取物體 。
麻省理工學院的丹妮拉·魯斯博士對創造體積盡可能小的紙藝機器人有著濃厚的興趣，而且她成功滴創造出了一個約有指尖大小的紙藝機器人 。這個機器人非常的簡單，但簡單有簡單的好處 。這個機器人看起來像是一小片附著在一塊磁鐵上的普普通通的正方形金箔 。在被啟動之后，它會迅速地自行折疊成一只電子蟲 。通過對其搭載的磁鐵施加一個磁場，魯斯博士可以讓它四處走動、游泳和搬運物體 。
這個機器人現在是由遙控器所操控的，但魯斯博士希望制造出一個有自主能力的版本 。魯斯博士在不久前提出了一種——聽好了——由豬腸所制成的高級版本 。好吧，按麻省理工學院的標準來看，帶電的豬腸其實也沒多少古怪 。魯斯博士的目標之一是通過創造微型機器人來改變醫療方式 。這種由腸子所制成的機器人很小，可以裝入一片藥片大小的冰中，被人吞咽下去后，這片冰在進入人的內臟后會徹底融化，釋放出其中的微型機器人 。

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