Skylar Tibbits: Putem face lucruri care se creează singure?

Astăzi aș vrea să vă prezint viitorul modului în care facem lucruri. Cred că în curând clădirile și mașinile noastre se vor asambla, replica și repara singure. Voi prezenta în ce constă starea actuală a manufacturării și apoi o voi compara cu câteva sisteme naturale.

Conform modalității actuale de executare construim zgârie-nori în doi ani și jumătate din 500.000 până la un milion de componente, cu tehnologii noi destul de complexe folosind oțel, beton, sticlă. Facem mașinării fascinante care ne duc în cosmos -- cinci ani, 2,5 milioane de componente.

Dar, pe de altă parte, dacă te uiți la sistemele naturale, avem proteine de două milioane de tipuri, care se asamblează în 10.000 de nanosecunde, sau ADN-ul cu 3 miliarde de perechi de baze care se copiază în aproximativ o oră. Deci există toată această complexitate în sistemele naturale dar extrem de eficiente, cu mult mai eficiente decât orice construim noi, cu mult mai complexe decât orice construim noi. Sunt mult mai eficiente în folosirea energiei. Foarte rar dau greș și se pot repara singure pentru longevitate.

Așa că există ceva foarte interesant în sistemele naturale. Și dacă putem transpune acel sistem în mediul conceput de noi, apare un potențial entuziasmant pentru felul în care construim. Cred că soluţia pentru asta e auto-asamblarea.

Dacă vrem să folosim auto-asamblarea în mediul nostru fizic cred că există patru factori-cheie. În primul rând trebuie să decodăm întreaga complexitate a ceea ce vrem să construim -- clădirile și mașinăriile. Trebuie să le descompunem în secvențe simple -- practic, ADN-ul funcționalității construcțiilor noastre. Apoi ne trebuie bucăți programabile care pot interpreta și folosi acea secvență pentru a se asambla sau reconfigura. Avem nevoie de energie care să permită activarea procesului, să permită componentelor să se plieze conform programului. Și mai avem nevoie de un soi de redundanţă în corectarea erorilor pentru a garanta că am construit cu succes ceea ce doream.

Vă voi arăta o serie de proiecte la care lucrez împreună cu colegii mei de la MIT pentru a realiza acest viitor auto-asamblant. Primele două sunt MacroBot și DeciBot. Aceste proiecte concep roboți reconfigurabili de scară mare -- proteine lungi de 2 - 3 m. Ele sunt încorporate cu dispozitive electromecanice, senzori. Descifrezi ceea ce dorești să creezi într-o secvență de unghiuri -- adică negativ 120, negativ 120, 0, 0, 120, negativ 120 -- sau ceva asemănător; deci o secvență de unghiuri sau răsuciri și trimiți acea secvență prin șir. Fiecare unitate își primește mesajul -- adică 120 negativ. Se rotește, verifică dacă a ajuns unde trebuie și apoi transmite mesajul unității adiacente.

Aceștia sunt cercetătorii eminenți, inginerii, designerii care au lucrat la acest proiect. Se ridică următoarea întrebare: Este acest lucru chiar realizabil? Vreau să spun, mii de dolari, o mulțime de ore de muncă investiți pentru a crea acest robot de 2,4 m. Putem oare extinde scara? Chiar putem implementa robotica în fiecare componentă? Următorul pas pune această întrebare și examinează natura pasivă, încearcă pasiv să obțină o programabilitate a reconfigurării. Merge însă un pas mai departe și încearcă să aibă computație. Încorporează elementul fundamental al computației, poarta digitală logică, direct în componente.

Aceasta este o poartă NAND. Avem un tetraedru ce constituie poarta care va face computația și mai avem doi tetraedrii de intrare. Primul e un input de la utilizator în timp ce construiești modulele. Celălalt este de la modulul asamblat anterior. Astfel se obține un output în spațiu tridimensional. Asta presupune că utilizatorul poate introduce input pentru ceea ce dorește să execute modulul. Acesta analizează atât ceea ce făcea înainte cât și ce i-ați spus că doriți să facă. Iar acum începe să se miște în spațiu tridimensional -- deci în jos sau în sus. Aşadar în stânga, input [1,1] generează output 0, care merge în jos. În partea dreaptă, input [0,0] iese ca output 1, care merge în sus. Asta probează că într-adevăr structura noastră conține planurile a ceea ce vrem să construim.

Deci au integrată în ele toată informaţia a ceea ce s-a construit. Asta înseamnă că putem avea o formă de auto-replicare. În acest caz eu o numesc replicare auto-ghidată deoarece structura însăși conține planurile exacte. Dacă apar erori, poți înlocui o componentă. Toată informația locală e încorporată pentru a-ți spune cum s-o repari. Aşadar puteţi avea ceva care urcă pas cu pas şi o citeşte şi poate da un output specific pentru fiecare în parte. E încorporată local; nu există instrucţiuni exterioare.

Ultimul proiect pe care vi-l voi arăta se numește Biased Chains și e probabil cel mai interesant exemplu de sistem pasiv auto-asamblant pe care-l avem în acest moment. Deci preia reconfigurabilitatea şi programabilitatea şi realizează un sistem complet pasiv. În principiu avem un lanț de elemente. Toate elementele sunt identice și direcționate. Astfel fiecare lanț sau fiecare element vrea să se întoarcă spre dreapta sau spre stânga. Deci în timp ce asamblezi lanțul, practic îl programezi. Îi spui fiecărei unități dacă ar trebui să se învârtă în dreapta sau în stânga. Așa că, atunci când scuturi lanțul, el se pliază în orice configuraţie în care l-ai programat -- în acest caz, o spirală, sau în acest caz, două cuburi unul lângă altul. Aşadar puteţi programa orice formă tridimensională -- sau unidimensională, bidimensională -- în acest lanţ într-un mod complet pasiv.

Aşadar ce ne spune asta despre viitor? Cred că ne spune că există noi posibilităţi de auto-asamblare, replicare, reparare a structurilor fizice, clădirilor şi maşinilor noastre. Acestea pot fi programate într-un mod nou. Şi de aici apar noi posibilităţi privind computaţia. Vom avea computaţie spaţială. Imaginaţi-vă clădirile noastre, podurile, maşinile, toate cărămizile, dacă ar fi capabile de computaţie. Asta are o uimitoare putere de computaţie paralelă şi distribuită, noi posibilităţi de design. Există un potenţial impresionant în direcția asta. Cred că proiectele pe care vi le-am arătat sunt doar un pas minuscul către viitor, în cazul în care implementăm aceste noi tehnologii pentru o lume nouă, auto-asamblabilă.

Vă mulțumesc.

(Aplauze)