воскресенье, 8 апреля 2012 г.

Новый алгоритм позволяет создать недорогой «умный песок», способный принять любую форму

Новый алгоритм позволяет создать недорогой «умный песок», способный принять любую формуАлгоритм, предложенный в Массачусетском технологическом институте (США), может сделать доступными любые количества «умного песка», способного принять любую форму, позволяя быстро создавать новые орудия или менять требующие ремонта части любой машины. По сути, речь идёт о роботе, состоящем из множества автономных переконфигурируемых элементов, эдаком «песочном человеке» Брэдбери.

В Лаборатории информатики и искусственного интеллекта МТИ разработали алгоритм создания «умного песка» и уже испытывают его прототипы. Хотя эти «умные камешки» гораздо больше планируемого «умного песка» (кубики стороной в 1 см), сама технология выглядит чрезвычайно многообещающе.

В отличие от обычных подходов к переконструируемым роботам, «умный песок» использует субтрактивный метод создания новых предметов из единого целого, а не технику составления предмета из модульных компонентов, как в LEGO. Куча «робопеска» будет аналогом камня, из которого скульптор высекает статую. Отдельные «песчинки» при получении задания на формирование нового объекта будут посылать сообщения пограничным с ним «песчинкам», а те — передавать его дальше, пока целеуказание не обойдёт всех. После этого они выборочно будут прикрепляться один к другому, чтобы сформировать трёхмерный объект. При этом «песчинки», не нужные для формируемого предмета, просто «отвалятся» и останутся тихонько лежать в стороне, покуда не понадобятся для чего-то другого. После того как необходимость в сформированном объекте пройдёт — внимание, фанфары! — частицы «умного песка» просто развалятся обратно в кучу и станут ждать своего часа.

Разработчики — Даниэла Рус, профессор информатики и машиностроения МТИ, и её студентка Кайл Джилпин — отмечают, что главной сложностью было организовать взаимодействие «песчинок». Ведь они должны обладать предельно низкими параметрами процессора и памяти, иначе конечный продукт не будет дешёвым. «Песчинки» не хранят трёхмерную карту своего взаиморасположения: это отнимало бы ресурсы, да и после каждой пересборки «карту» пришлось бы обновлять.

Чтобы прикрепляться друг к другу, «общаться» и делить между собой энергию, микрокомпоненты системы используют электропостоянные магниты на четырёх сторонах каждого кубика. При подаче на них тока они включают и отключают магнитное поле.

Каждый из кубиков содержит в себе простейший микропроцессор, не требующий охлаждения, и электропостоянные магниты на четырёх из шести его граней. Алгоритм сборки при этом потрясающе прост: «песчинки», в центр которых вложили модель для копирования, сначала посылают друг дружке сообщение, чтобы узнать, у кого из них нет соседей (в двумерной модели возможное количество соседей равно восьми). Кубики, у которых не хватает соседей, могут быть только в двух местах: по периметру кучи или на периметре предмета, форму которого они должны принять. Как только «опрос» произведён, все частички, находящиеся вне периметра предмета-модели, отключаются. Если дублируемый предмет в десять раз больше кубика, у него остаётся (в двумерной модели) десять кубиков. Конечно, для трёхмерных моделей это гораздо сложнее.

Ключевую роль здесь играли электропостоянные магниты: в отличие от обычных постоянных, они могут отключаться, когда надо поменять форму, а в отличие от электромагнитов — не требуют постоянного расхода энергии: им нужны лишь импульсы при сборке и разборке. Их магнитные импульсы, где отсутствие магнитного поля — «0», а его наличие — «1», служат также для передачи информации при формировании предмета. Магнитным же полем передаётся и энергия между базисными модулями (кубиками).

Каждый из кубиков имеет процессор, способный накапливать до 32 кб кода, при этом его рабочая память — всего 2 кб. Сейчас у магнитных кубиков занято лишь четыре стороны, однако в дальнейшем магнитными станут все грани. Перенос модели на трёхмерные объекты прост: каждый такой объект будет рассматриваться кубиками как множество двумерных слоёв.

Соединяясь в определённой последовательности с помощью магнитов, модули могли складываться в разные фигуры. Для простоты изготовления инженеры решили на данном этапе использовать только плоские фигуры, хотя разработанный алгоритм позволяет взаимодействовать и в трёхмерном пространстве.

Нет нужды говорить, что пока такого рода «нанопесок» можно применять лишь для ремонта повреждённой поверхности — скажем, износившейся шины или слоя штукатурки; при этом пока трудно говорит об универсальности, так как адгезия и свойства поверхностей для столь разных объектов должны быть разными. Опять же понятно, что пока исследователи в самом начале пути. Но ясен и огромный потенциал идеи, связанный прежде всего с простой — а значит, и потенциально низкой ценой базисных модулей.

Подготовлено по материалам MIT News.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Компьютеры":

Веб-хранилище Google предложит 5 Гб бесплатного дискового пространства
Ресурс TalkAndroid обнародовал, предположительно, скриншот главной страницы «облачного» хранилища данных Google. Новая служба якобы получит название Google Drive. Судя по опубликованному изображению, сервис предложит подписчикам 5 Гб бесплатного дискового пространства, а не 1 Гб, как сообщалось ранее. Аккаунты большего объёма, по всей видимости, будут предоставляться на платной основе. Сообщае...
  (читать дальше)

Eken A90: бюджетный планшет с 9,7-дюймовым экраном
Компания Eken выпустила недорогой планшетный компьютер A90 на платформе Android 4.0 Ice Cream Sandwich. В новинке применён ARM-процессор с тактовой частотой 1,2 ГГц. Объём оперативной памяти может составлять 512 Мб или 1 Гб; вместимость интегрированного флеш-модуля — 4, 8 или 16 Гб. Сенсорный экран, изготовленный по ёмкостной технологии, имеет диагональ 9,7 дюйма; его разрешение — 1024×768 точек...
  (читать дальше)

Ubi-Camera: фотокамера без дисплея и видоискателя
Сотрудники японского Института передовых медиаискусств и наук (IAMAS) разработали прототип необычного фотоаппарата, названного Ubi-Camera. Устройство не имеет ни дисплея, ни видоискателя. Для того чтобы понять, как будет выглядеть снимок, нужно сформировать прямоугольную рамку из указательных и больших пальцев рук, как это часто делают фотографы. Приближая и удаляя рамку от лица, можно осуществл...
  (читать дальше)

Dell прекращает продажи смартфонов в США
Компания Dell решила свернуть продажи коммуникаторов на американском рынке в связи с «окончанием их жизненного цикла». Dell вышла на рынок смартфонов США в августе 2010 года с моделью Aero и гибридом «умнофона» и мини-плланшета Streak 5. Позднее появился коммуникатор Venue Pro под управлением Windows Phone 7 и «гуглофон» Venue. Сейчас эти аппараты предлагаются также в Южной Корее и Индии. В De...
  (читать дальше)

Lite-On E200: твердотельные диски для ноутбуков и десктопов
Компания Lite-On представила SSD-накопители серии Е200, выполненные в формфакторе 2,5 дюйма. Твердотельные диски, оснащённые контроллером Marvell, подходят для использования в ноутбуках и настольных компьютерах (в комплект поставки входит крепление для установки в 3,5-дюймовый отсек ПК-корпуса). Заявленное среднее время наработки на отказ (MTBF) — полтора миллиона часов. Серия Е200 включает мо...
  (читать дальше)

nVidia пророчит появление 200-долларовых планшетов на базе Tegra 3
Генеральный директор nVidia Дженсен Хуанг считает, что платформа Tegra третьего поколения может существенно удешевить планшетные компьютеры. «Система на чипе» Tegra 3 имеет конструктивное исполнение «4+1»: она включает четыре основных вычислительных ядра с тактовой частотой до 1,5 ГГц и вспомогательное низковольтное ядро. Кроме того, в состав процессора входит графический контроллер GeForce. П...
  (читать дальше)

Gainward GeForce GTX 680 Phantom: мощная видеокарта с заводским разгоном
Компания Gainward анонсировала графический ускоритель GeForce GTX 680 Phantom на архитектуре nVidia нового поколения Kepler, предназначенный для игровых десктопов. Видеокарта оснащена фирменной системой охлаждения Phantom II: она включает пять медных тепловых трубок диаметром 6 мм и два 80-миллиметровых вентилятора с управлением скоростью вращения методом широтно-импульсной модуляции. Применённо...
  (читать дальше)

Предложена ещё одна форма сверхтвёрдого углерода
В последний месяц можно было наблюдать за дебатами среди материаловедов о природе новой формы углерода, открытой недавно при сдавливании графита при 10 ГПа и комнатной температуре. В этих условиях многие свойства графита, такие как сопротивление, оптическая прозрачность, отражательная способность и т. п., изменяются. Это однозначно свидетельствует о химическом превращении одного вещества в другое,...
  (читать дальше)

Построена трёхмерная карта проводящих путей мозга
Белое вещество мозга, состоящее из проводящих пучков аксонов, представляет собой не спутанный неупорядоченный клубок, а чёткую трёхмерную решётку, сложность которой возрастает от нижних слоёв мозга к верхним. Исследователи из Массачусетского технологического института (США) совместно с европейскими и китайскими коллегами построили пространственную карту белого вещества мозга. Белое вещество скла...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)