konstantin
7 лет назадМатериал 3.0: Эпоха программируемой материи
Привет. Это конец длинного рабочего дня в вашей квартире в начале 2040-х годов. Вы решаете, что ваша работа завершена, встаете из за стола и, зевая, говорите «Время для фильма!». Дом реагирует на ваши реплики. Стол разделяется на сотни крошечных кусочков, которые текут позади вас и снова принимают форму в виде кресла. Экран компьютера, над которым вы работали, вытекает из стены и расширяется в плоский проекционный экран. Вы расслабляетесь на диване с пультом в руке.
В течении нескольких секунд вы перешли из оборудованного офиса в домашний кинотеатр ... все в пределах четырех стен. Кому нужно больше одной комнаты?
Это мечта тех, кто работает над «программируемой материей».
В своей недавней книге об ИИ Макс Тегмарк проводит различие между тремя различными уровнями вычислительной сложности для организмов.
Life 1.0 - это одноклеточные организмы, такие как бактерии; здесь аппаратное обеспечение неотличимо от программного обеспечения. Поведение бактерий кодируется в его ДНК; они не могут научиться новым вещам.
Life 2.0 - это то, где люди живут в определенном спектре. Мы более или менее пока застряли с новым оборудованием, но мы можем изменить наше программное обеспечение, выбрав для изучения разные вещи, скажем, испанский, а не итальянский. Подобно управлению памятью на вашем смартфоне, аппаратное обеспечение вашего мозга позволит вам загружать только определенное количество пакетов данных, но, по крайней мере теоретически, вы можете изучать новое поведение без изменения вашего базового генетического кода.
Life 3.0 представляет собой шаг изменения: существа, которые могут изменить как свое оборудование, так и программное обеспечение, что-то вроде петли обратной связи. Это то, что Тегмарк рассматривает как настоящий искусственный интеллект, который может научиться менять свой собственный базовый код, что приводит к взрыву интеллекта. Возможно, с помощью CRISPR и других методов редактирования генов мы могли бы использовать наше «программное обеспечение» для изменения нашего «аппаратного обеспечения».
Программируемость расширяет эту аналогию с вещами в нашем мире: что, если ваш диван может «научиться» тому, как стать письменным столом? Что, если вместо швейцарского армейского ножа с десятками инструментов, у вас был только один инструмент, который бы «знал», как стать любым другим инструментом, который может потребоваться при необходимости? В переполненных городах будущего, можно ли дома заменить на одиночные апартаменты? Это сэкономит место и, возможно, ресурсы.
Во всяком случае, пока это мечты
Но когда проектирование и изготовление отдельных гаджетов является таким сложным процессом, вы можете себе представить, что изготовление вещей, которые могут превратиться во множество различных предметов, может быть чрезвычайно более сложным. Профессор Скайлар Тиббитс в Массачусетском технологическом институте назвал это 4D-печатью, а на веб-сайте его исследовательской группы, лаборатории самосборки утверждается:
«Мы также определили ключевые ингредиенты для самостоятельной сборки как простой набор строительных блоков, энергию и взаимодействия, которые могут быть разработаны практически для каждого материала и в процессе обработки. Самосборка обещает дать прорыв по многим дисциплинам: от биологии до материальной науки, программного обеспечения, робототехники, производства, транспорта, инфраструктуры, строительства, искусства и даже космических исследований»
Естественно, их проекты все еще находятся на ранних стадиях, но Лаборатория самосборки и другие исследователи действительно изучают только те приложения научной фантастики, которые мы обсуждаем.
Например, есть проект самосборки сотового телефона, который напоминает о жутких, 24/7 фабриках, где мобильные телефоны собираются из трехмерных печатных наборов без вмешательства человека или робота. Телефоны, которые они производят, вряд ли будут разлетаться с полок, как горячие пирожки, но если все, что вы хотите, это то, что просто работает, это может существенно сократить производственные затраты и автоматизировать еще больше технических процессов.
Одним из основных препятствий, которые необходимо преодолеть при создании программируемой материи, является выбор правильных фундаментальных блоков. Там очень важный баланс. Чтобы создать мелкие детали, вам нужно иметь вещи, которые не слишком велики, чтобы ваша перестроенная материя не была слишком комковатой. Это может сделать строительные блоки бесполезными для определенных приложений - например, если вы хотите создать инструменты для тонкой манипуляции. С большими частями может быть сложно смоделировать ряд текстур. С другой стороны, если части слишком малы, могут возникнуть другие проблемы.
Представьте себе установку, в которой каждая деталь представляет собой небольшого робота. Вы должны содержать источник питания робота и его мозг, или, по крайней мере, какой-то генератор сигналов и сигнальный процессор, все в одном компактном блоке. Возможно, вы можете себе представить, что можно смоделировать ряд текстур, изменив силу «связи» между отдельными единицами - ваш стол может быть немного более твердым, чем ваша кровать, что может быть приятнее.
Первые шаги к созданию такого рода материи были предприняты теми, кто разрабатывает модульных роботов. Существует множество различных групп, работающих над этим, включая MIT, Лозанну и Брюссельский Университет.
В последней конфигурации один индивидуальный робот выступает в качестве централизованного лица, принимающего решения, называемого подразделением мозга, но дополнительные роботы могут автономно присоединяться к мозговой единице по мере необходимости, чтобы изменить форму и структуру всей системы. Хотя в настоящее время система составляет всего десять единиц, это доказательство концепции, что управление может быть организовано по модульной системе роботов; возможно, в будущем, меньшие версии одного и того же могут быть компонентами Материи 3.0.
Вы можете себе представить, что с помощью алгоритмов машинного обучения такие рои роботов могли бы вести переговоры о препятствиях и легче реагировать на меняющуюся среду, чем отдельный робот.
Говоря о робототехнике, форма идеального робота была предметом многих дискуссий. Фактически, один из крупных недавних чемпионатов по робототехнике - "DARPA Robotics Challenge" - был выигран роботом, который мог адаптироваться, превосходя гуманоида ATLAS Boston Dynamics при помощи простого добавления колеса, которое позволяло ему ездить, а также ходить.
Вместо того, чтобы создавать роботов в форме гуманоида (что только иногда полезно), позволять им развиваться и принимать идеальную форму для выполнения того, что вы им поручили, может оказаться гораздо более полезным. Это особенно верно в случае реагирования на стихийные бедствия, когда дорогие роботы все еще могут быть более полезными, чем люди, но условия могут быть очень непредсказуемыми, а адаптивность является ключевой.
В дальнейшем многие футуристы представляют это, как крошечных наноботы, которые будут способны строить что-либо из сырья. Но вам не обязательно нужно что-то совершенно неотличимое от магии, чтобы быть полезным. Программируемость позволяет реагировать и адаптироваться к окружающей среде, может использоваться во всех видах промышленных приложений.
