Skylar Tibbits: Kunnen we dingen maken die zichzelf maken?

Vandaag wil ik jullie de toekomst tonen van de manier waarop we dingen maken. Ik geloof dat onze gebouwen en machines zichzelf binnenkort zullen assembleren, repliceren en repareren. Dus ik ga je laten zien wat volgens mij de huidige stand van de productie is, en die dan vergelijken met een aantal natuurlijke systemen.

In de huidige stand van de productie hebben we wolkenkrabbers. Twee en een half jaar, 500.000 tot een miljoen onderdelen, vrij complexe, nieuwe en spannende technologieën in staal, beton, glas. We hebben spannende machines die ons naar de ruimte kunnen brengen - vijf jaar, 2,5 miljoen onderdelen.

Maar aan de andere kant, als je kijkt naar de natuurlijke systemen, hebben we eiwitten die twee miljoen soorten tellen, en die zich ontvouwen in 10.000 nanoseconden, of DNA met drie miljard basenparen die we kunnen repliceren in ongeveer een uur. Dus er zit een hoop complexiteit in onze natuurlijke systemen, maar ze zijn zeer efficiënt, veel efficiënter dan wat we kunnen bouwen, veel complexer dan alles wat we kunnen bouwen. Ze zijn veel efficiënter in termen van energie. Ze maken bijna nooit fouten. En ze kunnen zichzelf herstellen om lang mee te gaan.

Er is dus iets super-interessants aan natuurlijke systemen. Als we dat kunnen vertalen naar onze gebouwde omgeving, dan zijn er nog een aantal interessante mogelijkheden voor de manier waarop we dingen bouwen. Ik denk dat de sleutel daartoe zelfassemblage is.

Als we zelfassemblage willen gebruiken in onze fysieke omgeving, zijn er volgens mij vier belangrijke factoren. De eerste is dat we de volledige complexiteit van wat we willen bouwen, moeten ontcijferen - dat wil zeggen onze gebouwen en machines. We moeten ze ontcijferen in eenvoudige sequenties - zowat het DNA van hoe onze gebouwen werken. Dan hebben we programmeerbare onderdelen nodig die deze sequenties kunnen gebruiken om zich op te vouwen, of opnieuw te configureren. We hebben wat energie om ​​dat te activeren, om onze delen te doen opvouwen volgens het programma. En we hebben een soort van foutcorrectie-redundantie om te garanderen dat we met succes hebben gebouwd wat we willen.

Ik zal een aantal projecten laten zien waar mijn collega's en ik aan het MIT aan werken om deze toekomst van zelfassemblage te bereiken. De eerste twee zijn de MacroBot en DeciBot. Deze projecten zijn grootschalige herconfigureerbare robots - eiwitten van 2,5 à 3,5 meter. Ze zijn volgestouwd met mechanische elektrische apparaten, sensoren. Je ontcijfert waarin je je wil opvouwen, in een opeenvolging van hoeken - dus min 120, min 120, 0, 0, 120, 120 negatief - zoiets; dus een opeenvolging van hoeken of bochten, en je stuurt die volgorde door de string. Elke unit neemt zijn boodschap - dus min 120. Het roteert daarheen, controleert of het er is geraakt, en dan geeft het door aan zijn buurman.

Dit zijn de briljante wetenschappers, ingenieurs, ontwerpers die aan dit project hebben gewerkt. Volgens mij wijst dit erop: is dit echt schaalbaar? Ik bedoel, duizenden dollars, vele manuren zijn gepresteerd om deze robot van acht meter te maken. Kunnen we dit opschalen? Kunnen we echt robotica inbouwen in elk deel? Het volgende stelt dat in vraag en kijkt naar de passieve natuur, of passief proberen om programmeerbaarheid van herconfiguratie te bereiken. Maar het gaat een stap verder, en het probeert daadwerkelijke berekening te bereiken. Het omvat de meest fundamentele bouwsteen van computers, de digitale logische poort, rechtstreeks in je onderdelen.

Dus dit is een NAND-poort. Je hebt een tetraëder, de poort die je berekening gaat doen, en je hebt twee input-tetraëders. Een van hen is de input van de gebruiker, terwijl je je bakstenen bouwt. De andere is van de vorige steen die was geplaatst. En dan geeft het je een resultaat in een 3D-ruimte. Dus wat dit betekent, is dat de gebruiker opdrachten voor de bakstenen kan beginnen aansluiten. Het berekent op basis van wat het voordien aan het doen was en van jouw opdracht. En nu begint het te bewegen in een drie-dimensionale ruimte - dus omhoog of omlaag. Aan de linkerkant is de [1,1]-ingang gelijk aan de 0-uitgang, die naar beneden gaat. Aan de rechterkant is [0,0]-ingang is een 1-uitgang, die omhoog gaat. Dus wat dat echt betekent, is dat onze structuren nu de blauwdrukken bevatten van wat we willen bouwen.

Alle informatie over wat er gebouwd is, zit ingebouwd. Dus dat betekent dat we een bepaalde vorm van zelf-replicatie hebben. In dit geval noem ik het zelf-geleide replicatie, omdat je structuur de exacte blauwdrukken bevat. In geval van fouten, kan je een onderdeel vervangen. Alle lokale informatie is ingebed om je te vertellen hoe dit te verhelpen. Je zou dus iets kunnen hebben dat erlangs klimt en het afleest, en een één-op-één-resultaat aflevert Het is rechtstreeks ingebouwd, er zijn geen externe instructies.

Het laatste project dat ik zal je laten zien, heet Bevooroordeelde Ketens, en het is waarschijnlijk het meest opwindende voorbeeld dat op dit moment hebben van passieve zelfassemblagesystemen. Het neemt de herconfigureerbaarheid en de programmeerbaarheid en maakt er een volledig passief systeem van. Dus eigenlijk heb je een keten van elementen. Elk element is volledig identiek, en ze zijn bevooroordeeld. Dus elke keten, of elk element, wil rechts of links. Als je de ketting monteert, ben je eigenlijk aan het programmeren. Je vertelt elke eenheid of ze naar rechts of naar links moet draaien. Dus als je de ketting te schudt, vouwt ze zich op in elke configuratie die je erin hebt geprogrammeerd - dus in dit geval, een spiraal, of in dit geval, twee kubussen naast elkaar. Dus je kunt in principe een drie-dimensionale vorm programmeren - of een-dimensionaal, twee-dimensionale - in deze keten, volledig passief.

Dus wat zegt dit ons over de toekomst? Ik denk dat het ons vertelt dat er nieuwe mogelijkheden voor zelfassemblage, replicatie, reparatie zitten in onze fysieke structuren, onze gebouwen, machines. Er zit nieuwe programmeerbaarheid in deze onderdelen. Daaruit volgen nieuwe mogelijkheden voor computergebruik. We zullen ruimtelijke berekening krijgen. Stel je voor dat onze gebouwen, onze bruggen, machines, al onze stenen eigenlijk konden rekenen. Dat is een verbazingwekkende parallelle en gedistribueerde rekenkracht, dat zijn nieuwe designmogelijkheden. Dit heeft dus veel spannende mogelijkheden. Volgens mij zijn deze projecten die ik je heb laten zien, slechts een kleine stap op weg naar deze toekomst, als we deze nieuwe technologieën implementeren, naar een nieuwe wereld die zichzelf assembleert.

Dank u.

(Applaus)