Skylar Tibbits: Possiamo costruire oggetti che si assemblano da sé?

Oggi vorrei mostrarvi il futuro del modo in cui costruiamo gli oggetti. Io credo che presto i nostri edifici e i nostri macchinari si assembleranno, si replicheranno e si ripareranno da sé. Vi mostrerò ora quello che io ritengo sia lo stato attuale della produzione e lo paragonerò ad alcuni sistemi naturali.

Nello stato attuale della produzione abbiamo grattacieli -- due anni e mezzo, da 500.000 a 1 milione di componenti, decisamente complessi, nuove ed entusiasmanti tecnologie in acciaio, cemento, vetro. Abbiamo macchinari incredibili che ci portano nello spazio -- 5 anni, 2,5 milioni di componenti.

Dall'altra parte, se pensate ai sistemi naturali, abbiamo le proteine ce ne sono 2 milioni di tipi, si ripiegano in 10.000 nano secondi, il DNA, con 3 miliardi di coppie di base, che noi possiamo replicare in circa 1 ora. Esiste tutta questa complessità nei nostri sistemi naturali, ma essi sono decisamente molto più efficienti, di qualsiasi cosa noi possiamo costruire, decisamente più complessi di qualsiasi cosa noi costruiamo. Sono molto più efficienti in termini di energia. Raramente commettono errori. E si riparano da sé per mantenersi longeve.

C'è qualcosa di estremamente interessante in questi sistemi naturali. E se noi lo possiamo tradurre nel nostro ambiente delle costruzioni il potenziale del modo in cui possiamo costruire le cose diventa esaltante. E io credo che l'elemento chiave sia l'auto-assemblaggio.

Se vogliamo usare l'auto-assemblaggio nel nostro ambiente fisico, credo esistano 4 fattori chiave. Il primo consiste nel decodificare tutta la complessità di ciò che intendiamo costruire - gli edifici e i macchinari. Dobbiamo decodificarli in sequenze semplici - in sostanza il DNA di come funzionano i nostri edifici. Poi ci servono componenti programmabili che possano assumere quella sequenza e usarla per ripiegarsi, o riconfigurarsi. Abbiamo bisogno di energia che permetta loro di attivarsi, così che le parti possano ripiegarsi seguendo il programma. E abbiamo bisogno di una ridondanza nella correzione degli errori che ci garantisca che abbiamo avuto successo nella nostra costruzione.

Vi mostrerò quindi una serie di progetti sui quali sto lavorando insieme ai miei colleghi del MIT per poter ottenere questo futuro di auto-assemblaggio. I primi due sono il MacroBot e il DeciBot. Si tratta di progetti di robot riconfigurabili di grandi dimensioni - proteine lunghe 3 o 4 metri. Al loro interno si trovano dei sensori, dispositivi meccanici elettronici. Decodifichiamo la forma in cui vogliamo si ripieghino in una sequenza di angoli - meno 120, meno 120, 0, 0, 120, meno 120 - una cosa del genere; una sequenza di angoli, o di rotazioni, e inviamo quella sequenza attraverso il filamento. Ogni unità riceve il proprio messaggio - meno 120. Quindi ruota fino a quel punto, controlla se è arrivato poi lo passa al proprio vicino.

Questi sono gli scienziati geniali, ingegneri, progettisti che hanno lavorato a questo progetto. E credo che questo lo metta in luce: È fattibile su scala industriale? Voglio dire, migliaia di dollari, ore e ore di manodopera per costruire questo robot alto circa 3 m. È fattibile su scala industriale? Si può inserire la robotica in ogni componente? Il prossimo analizza la questione e guarda alla natura passiva, cercando passivamente di ottenere una riconfigurazione programmabile. Ma fa un passo ulteriore e prova a fare un calcolo effettivo. Inserisce il più importante mattone del calcolo, l'elemento logico digitale direttamente nei componenti.

Questo è un elemento logico NAND. Avete un tetraedro che costitutisce l'elemento logico, e che farà i vostri cacloli, e avete due tetraedri. Uno è il contributo dell'utente, come se steste costruendo i vostri mattoni. L'altro viene dal blocco sistemato in precedenza. E il risultato ottenuto è in uno spazio tridimensionale. Questo significa che l'utente può programmare quel che intende far fare ai blocchi. Il calcolo si basa su ciò che si faceva prima e su quello che voi intendevate fare. E ora inizia a muoversi in uno spazio tridimensionale - verso l'alto o verso il basso. Sulla sinistra, un input [1,1] è pari a un output 0, che va verso il basso. Sulla destra. un input [0,0] è un output 1, che va verso l'alto. Ciò che questo davvero significa è che le nostre strutture ora contengono la progettazione di quello che intendiamo costruire.

Esse hanno al proprio interno tutte le informazioni su ciò che si è costruito. Il che significa che possiamo ottenere forme di auto-riproduzione. In questo caso, io la chiamo replica auto-guidata, perché la vostra struttura contiene la progettazione vera e propria. Nel caso di errori, potete sostiutire un componente. Tutte le informazioni locali per dirvi come ripararlo sono all'interno. Quindi potreste avere qualcosa che va in su, e lo legge, e può avere un output di 1 a 1. È inserito direttamente, non ci sono istruzioni esterne.

L'ultimo progetto che vi mostro si chiama Biased Chains, e credo sia l'esempio più emozionante che abbiamo al momento dei sistemi passivi di auto-assemblaggio. Esso prende la riconfigurabilità e la programmabilità per ottenere un sistema completamente passivo. Fondamentalmente, avete una catena di elementi. Tutti gli elementi sono assolutamente identici, e sono orientati. Ogni catena, ogni elemento, vuole girare a destra o a sinistra. Nell'assemblare la catena, voi la state fondamentalmente programmando. State dicendo a ogni unità se debba girare a destra o a sinistra. E quando scuotete la catena questa si ripiega seguendo la configurazione che voi le avete programmato all'interno - in questo caso, una spirale - o in questo caso due cubi adiacenti. Potete quindi programmare qualsiasi forma tridimensionale - o unidimensionale, bidimensionale - all'interno di questa catena totalmente passiva.

Questo cosa ci dice allora sul futuro? Credo ci stia dicendo che ci sono nuove possibilità di auto-assemblaggio, duplicazione, riparazione, nelle nostre strutture fisiche, gli edifici, i macchinari. C'è una nuova programmabilità in questi componenti. E da qui ci sono nuove possibilità di calcolo. Avremo un calcolo spaziale. Immaginate se gli edifici, i ponti, i macchinari, tutti i nostri componenti potessero davvero calcolare. È una stupefacente capacità di calcolo parallelo e distribuito, oltre a nuove possibilità nel design. È un potenziale esaltante. Io ritengo che questi progetti che vi ho mostrato siano solo un piccolo passo verso questo futuro, se implementiamo queste nuove tecnologie per il nuovo mondo dell'auto-assemblaggio.

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