p Projetado, máquinas autônomas combinadas com inteligência artificial têm sido um grampo da ficção científica, e muitas vezes no papel de vilões como os Cylons na reinicialização de "Battlestar Galactica", criaturas compostas de materiais biológicos e de engenharia. Mas e se essas máquinas macias autônomas fossem ... úteis? p Esta é a visão de uma equipe de pesquisadores da Penn State e da Força Aérea dos EUA, descrito em um artigo recente em Nature Communications . Esses pesquisadores produziram um soft, metamaterial mecânico que pode "pensar" sobre como as forças são aplicadas a ele e responder por meio de reações programadas. Essa plataforma possui grande potencial para uma variedade de aplicações, desde tratamentos médicos até a melhoria do meio ambiente.

p "Nós criamos soft, metamateriais mecânicos com redes de polímero condutor que podem computar todas as computações lógicas digitais, "disse Ryan Harne, James F. Will, Professor Associado de Desenvolvimento de Carreira, Estado de Penn. "Nosso artigo relata uma maneira de criar a funcionalidade de tomada de decisão em materiais de engenharia de uma forma que possa oferecer suporte a softwares futuros, sistemas autônomos de engenharia que são investidos com os elementos básicos das formas de vida, mas são programados para realizar serviços úteis para as pessoas. Isso pode incluir ajudar a manter uma infraestrutura robusta e sustentável, monitoramento de contaminantes e patógenos transportados pelo ar e pela água, auxiliando na cicatrização de feridas do paciente, e mais."

p Os processos de pensamento humano são baseados na lógica, Harne observa, que é semelhante à lógica booleana da matemática. Essa abordagem usa entradas binárias para processar saídas de controle binárias - usando apenas sequências "ativadas" e "desativadas" para representar todo pensamento e cognição. Os materiais macios que a equipe de pesquisa criou "pensam" usando a reconfiguração das redes de polímeros condutores. Força mecânica, aplicado aos materiais, conecta, e reconecta a rede.

p Usando uma entrada de baixa tensão nos materiais, a equipe de pesquisa criou uma maneira para o material macio decidir como reagir de acordo com o sinal de tensão de saída da rede de polímero condutora reconfigurada.

p O tipo de lógica que Harne e a equipe usam vai além da pura lógica mecânica, que é uma maneira de usar combinações de interruptores biestáveis ​​- interruptores com dois estados estáveis ​​- para representar os "0s" e os "1s" de uma sequência numérica binária. Eles descobriram que, quando usaram lógica mecânica pura, os pesquisadores acabaram travando porque certas operações lógicas não podem ser construídas.

p "Você atinge um ponto em que não consegue processar todas as oito portas lógicas, "Harne disse." Você pode processar quatro deles, mas você não pode processar os últimos quatro. Descobrimos a maneira de incorporar sinais elétricos junto com sinais mecânicos, permitindo-nos processar todas as portas lógicas usadas na computação digital moderna. "

p A chave para perceber todas as portas lógicas estava na combinação da rede elétrica de polímero com o soft, material deformável. Os pesquisadores criaram as operações lógicas reconfigurando simultaneamente o material macio e a rede eletricamente condutora.

p Isso também garante que a saída binária seja na forma de eletricidade, que é necessário para acionar um mecanismo de atuação que faz o material responder à força mecânica aplicada. A combinação de sinais elétricos e mecânicos permite que a máquina se mova para sair do caminho ou empurrar para trás em uma determinada direção.

p Harne e a equipe querem ir além de um único material e projetar algo mais complexo.

p "Eu tenho uma visão de como os cientistas e engenheiros podem criar sistemas vivos que ajudam a sociedade, "Harne disse." Tudo que você precisa fazer é reunir todas as funções das formas de vida. E quando você faz isso, você tem à sua disposição os blocos de construção da vida projetada. "

p Embora tudo isso pareça ficção científica, Harne acredita que tem um potencial tremendo.

p "É um pouco sci-fi, Eu tenho que admitir isso, e eu direi, Tive colegas que me achavam um pouco maluco, "Harne disse." Mas se nós, como engenheiros e cientistas, entendermos todas as coisas que constituem a vida, por que não estamos tentando fazer coisas vivas projetadas que podem ajudar as pessoas? "