Σκάιλαρ Τίμπιτς: Μπορούμε να φτιάξουμε αντικείμενα που να φτιάχνουν τον εαυτό τους;

Σήμερα θα ήθελα να σας δείξω πως θα φτιάχνουμε αντικείμενα στο μέλλον. Πιστεύω ότι σύντομα τα κτίσματα και οι μηχανές μας θα είναι αυτοσυναρμολογούμενα, αντιγράφοντας και επισκευάζοντας τους εαυτούς τους. Θα σας δείξω λοιπόν ποια πιστεύω ότι είναι η σημερινή κατάσταση στις κατασκευές και μετά θα την συγκρίνω με μερικά φυσικά συστήματα.

Έτσι, στην παρούσα φάση των κατασκευών, έχουμε ουρανοξύστες -- δυόμιση χρόνια για κατασκευή, 500.000 έως ένα εκατομμύριο απάρτια, -- αρκετά πολύπλοκο, νέες και συναρπαστικές τεχνολογίες στους τομείς του χάλυβα, του σκυροδέματος, του υάλου. Έχουμε συναρπαστικές μηχανές που μπορούν να μας πάνε στο διάστημα -- 5 χρόνια για κατασκευή και 2,5 εκατομμύρια απάρτια.

Αλλά, από την άλλη μεριά, εάν δείτε τα φυσικά συστήματα, έχουμε πρωτεΐνες που έχουν δύο εκατομμύρια τύπους, μπορούν να αναδιπλωθούν σε 10.000 νανοδευτερόλεπτα ή το DNA με 3 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων που μπορούμε να αντιγράψουμε το πολύ σε μια ώρα. Υπάρχει λοιπόν όλη αυτή η πολυπλοκότητα στα φυσικά μας συστήματα, αλλά είναι εξαιρετικά αποτελεσματική, πολύ πιο αποτελεσματική από οτιδήποτε μπορούμε να δημιουργήσουμε, πολύ πιο πολύπλοκη από οτιδήποτε μπορούμε να δημιουργήσουμε. Είναι μακράν πιο αποδοτικά από άποψη ενέργειας. Σπάνια κάνουν λάθη. Και μπορούν να επιδιορθώσουν τον εαυτό τους για μακροζωία.

Υπάρχει λοιπόν, κάτι πολύ ενδιαφέρον στα φυσικά συστήματα. Και εάν το μεταφέρουμε αυτό στο δομημένο μας περιβάλλον, τότε υπάρχουν πολλές συναρπαστικές δυνατότητες για τον τρόπο που δημιουργούμε αντικείμενα. Και πιστεύω ότι το κλειδί σε αυτό είναι η αυτοσυναρμολόγηση.

Εάν λοιπόν θέλουμε να την υλοποιήσουμε στο φυσικό μας περιβάλλον, πιστεύω ότι υπάρχουν τέσσερις βασικοί παράγοντες. Ο πρώτος είναι ότι πρέπει να αποκωδικοποιήσουμε όλη την πολυπλοκότητα αυτού που θέλουμε να δημιουργήσουμε -- κτίρια και μηχανές δηλαδή. Και πρέπει να κάνουμε την αποκωδικοποίηση σε απλές ακολουθίες -- βασικά το DNA για το πως λειτουργούν τα κτίριά μας. Μετά, χρειαζόμαστε προγραμματιζόμενα απάρτια που να μπορούν να πάρουν αυτές τις ακολουθίες και να τις χρησιμοποιήσουν για να αναδιπλωθούν ή να επαναρρυθμιστούν. Χρειαζόμαστε κάποιου είδους ενέργεια που θα τους επιτρέψει να ενεργοποιηθούν, επιτρέποντας στα απάρτια να αναδιπλωθούν με βάση το πρόγραμμα. Και χρειαζόμαστε κάποιου είδους ελέγχου και διόρθωσης σφαλμάτων που θα εγγυηθεί ότι έχουμε χτίσει με επιτυχία αυτό που θέλουμε.

Θα σας δείξω λοιπόν, κάποια προγράμματα στα οποία οι συνάδελφοί μου και εγώ στο ΜΙΤ εργαζόμαστε για να πετύχουμε την αυτοσυναρμολόγηση στο μέλλον. Τα πρώτα δυο είναι τα MacroBot και DeciBot. Αυτά λοιπόν τα προγράμματα είναι αναδιαρθρώσιμα ρομπότ μεγάλης κλίμακας -- 2,5 μέτρα, 3,5 μέτρα μήκος πρωτεϊνών‎. Είναι ενσωματωμένα με μηχανικές ηλεκτρικές συσκευές, αισθητήρες. Αποκωδικοποιούμε το πως θέλουμε να αναδιπλωθεί, σε μια ακολουθία από γωνίες -- όπως αρνητική 120 μοίρες, αρνητική 120 μοίρες, 0 μοίρες, 0 μοίρες, 120 μοίρες, αρνητική 120 μοίρες -- κάπως έτσι, μια ακολουθία από γωνίες ή στροφές, η οποία στέλνεται σε σειρά. Κάθε μονάδα λαμβάνει το μήνυμά της -- έστω αρνητική 120 μοίρες. Περιστρέφεται τόσο, ελέγχει εάν έφτασε εκεί και μετά το μεταφέρει στη γειτονική της μονάδα.

Αυτοί είναι λοιπόν οι λαμπροί επιστήμονες, μηχανικοί, σχεδιαστές που δούλεψαν σε αυτό το πρόγραμμα. Και πιστεύω ότι πραγματικά αναδεικνύει το ερώτημα: Είναι αυτό πραγματικά κλιμακούμενο; Δηλαδή, χιλιάδες δολάρια, πάρα πολλές ανθρωποώρες χρειάστηκαν για να δημιουργηθεί αυτό το δυόμιση μέτρων ρομπότ. Μπορούμε να το κλιμακώσουμε; Μπορούμε πραγματικά να ενσωματώσουμε τη ρομποτική σε κάθε απάρτιο; Το επόμενο πρόγραμμα το αμφισβητεί αυτό και εξετάζει τον παθητικό χαρακτήρα ή παθητικά προσπαθεί να κάνει προγραμματιστική επανόρθωση. Αλλά πάει ένα βήμα παραπέρα και προσπαθεί να κάνει πραγματικούς υπολογισμούς. Βασικά ενσωματώνει το πιο θεμελιώδες δομικό στοιχείο της πληροφορικής, την ψηφιακή λογική πύλη, απευθείας στα απάρτια.

Αυτή λοιπόν είναι μια πύλη NAND. Έχετε ένα τετράεδρο που είναι η πύλη και πρόκειται να κάνει τους υπολογισμούς και έχετε δυο τετράεδρα εισόδου. Το ένα είναι η είσοδος από το χρήστη, καθώς τοποθετούνται οι δομικές μονάδες. Το άλλο είναι από την προηγούμενη δομική μονάδα που τοποθετήθηκε. Και μετά μας δίνει το αποτέλεσμα στον τρισδιάστατο χώρο. Αυτό λοιπόν σημαίνει ότι ο χρήστης μπορεί να ξεκινήσει την εισαγωγή του τι θέλει να κάνουν οι δομικές μονάδες. Υπολογίζει αυτό που έκανε πριν και τι του είπατε να κάνει. Και τώρα αρχίζει και περιστρέφεται στο χώρο, πάνω ή κάτω. Έτσι, έχουμε στα αριστερά, η είσοδος [1,1] δίνει έξοδο 0, που πηγαίνει κάτω. Στη δεξιά πλευρά, η είσοδος [0,0] δίνει έξοδο 1, που πηγαίνει πάνω. Αυτό λοιπόν πραγματικά σημαίνει ότι οι δομές μας περιέχουν τα κατασκευαστικά σχέδια αυτού που θέλουμε να κατασκευάσουμε.

Έχουν λοιπόν ενσωματωμένη όλη την πληροφορία του τι κατασκευάστηκε. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να έχουμε κάποιου είδους αυτο-αντιγραφής. Σε αυτή την περίπτωση την ονομάζω αυτο-καθοδηγούμενη αντιγραφή, επειδή η δομή περιέχει τα ακριβή κατασκευαστικά σχέδια. Εάν υπάρχουν σφάλματα, μπορείτε να αντικαταστήσετε τη δομική μονάδα. Όλη η τοπική πληροφορία είναι ενσωματωμένη και θα σας πει πως να το επιδιορθώσετε. Θα μπορούσατε δηλαδή να έχετε κάτι που καθώς ανεβαίνει την διαβάζει και μπορεί να την εξάγει μία προς μία. Είναι πλήρως ενσωματωμένη, δεν υπάρχουν εξωτερικές οδηγίες.

Το τελευταίο πρόγραμμα που θα σας δείξω ονομάζεται Biased Chains και πιθανότατα είναι το πιο συναρπαστικό παράδειγμα που έχουμε αυτή τη στιγμή για τα παθητικά αυτοσυναρμολογούμενα συστήματα. Παίρνει την επαναρρύθμιση και τον προγραμματισμό και τα καθιστά ένα πλήρες παθητικό σύστημα. Βασικά, έχουμε μια αλυσίδα από στοιχεία. Κάθε στοιχείο είναι ολόιδιο και είναι πολωμένα. Έτσι, κάθε αλυσίδα ή κάθε στοιχείο, θέλει να περιστραφεί αριστερά ή δεξιά. Όπως λοιπόν συναρμολογείτε την αλυσίδα, αυτό που κάνετε βασικά είναι να την προγραμματίζετε. Λέτε σε κάθε δομική μονάδα εάν πρέπει να περιστραφεί δεξιά ή αριστερά. Όταν λοιπόν ανακινείτε την αλυσίδα, αυτή αναδιπλώνεται στο σχήμα που την έχετε προγραμματίσει -- όπως σε αυτή την περίπτωση μια σπείρα ή σε αυτή την περίπτωση, δύο κύβοι ο ένας δίπλα στον άλλον. Μπορείτε λοιπόν να προγραμματίσετε οποιοδήποτε τρισδιάστατο σχήμα ή μονοδιάστατο, δισδιάστατο -- επάνω σε αυτή την αλυσίδα τελείως παθητικά.

Τι μας λέει αυτό για το μέλλον; Πιστεύω ότι μας δείχνει ότι υπάρχουν νέες δυνατότητες για αυτοσυναρμολόγηση, αντιγραφή, επισκευή στις φυσικές μας δομές, τα κτίρια, τις μηχανές. Υπάρχει νέα δυνατότητα προγραμματισμού σε αυτές τις περιοχές. Και λόγω αυτού έχουμε νέες δυνατότητες για την πληροφορική. Θα έχουμε χωρικούς υπολογιστές. Φανταστείτε τα κτίριά μας, γέφυρες, μηχανές, όλα μας τα δομικά υλικά να μπορούν να κάνουν υπολογισμούς. Αυτή είναι καταπληκτική παράλληλη και κατανεμημένη υπολογιστική ισχύς, νέες δυνατότητες σχεδιασμού. Υπάρχουν λοιπόν εξαιρετικές προοπτικές γι' αυτό. Πιστεύω λοιπόν ότι τα προγράμματα που σας παρουσίασα είναι ένα μικρό βήμα προς το μέλλον, εάν εφαρμόσουμε αυτές τις νέες τεχνολογίες για ένα νέο αυτοσυναρμολογούμενο κόσμο.

Σας ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)