Diseñado, Las máquinas autónomas combinadas con inteligencia artificial han sido durante mucho tiempo un elemento básico de la ciencia ficción, y a menudo en el papel de villano como los Cylons en el reinicio de "Battlestar Galactica", criaturas compuestas de materiales biológicos y de ingeniería. Pero, ¿y si estas máquinas blandas autónomas fueran ... útiles?

Esta es la visión de un equipo de investigadores de Penn State y la Fuerza Aérea de EE. UU., esbozado en un artículo reciente en Comunicaciones de la naturaleza . Estos investigadores produjeron un suave metamaterial mecánico que puede "pensar" en cómo se le aplican las fuerzas y responder a través de reacciones programadas. Esta plataforma tiene un gran potencial para una variedad de aplicaciones, desde tratamientos médicos hasta la mejora del medio ambiente.

"Creamos suave, metamateriales mecánicos con flexible, redes de polímeros conductores que pueden calcular todos los cálculos lógicos digitales, "dijo Ryan Harne, James F. Will Profesor asociado de desarrollo profesional, Penn State. "Nuestro documento informa una forma de crear una funcionalidad de toma de decisiones en materiales de ingeniería de una manera que podría respaldar el futuro soft, sistemas de ingeniería autónomos que están investidos con los elementos básicos de las formas de vida, pero que están programados para brindar servicios útiles a las personas. Estos podrían incluir ayudar a mantener una infraestructura sostenible y robusta, monitoreo de contaminantes y patógenos en el aire y en el agua, ayudar con la cicatrización de heridas del paciente, y más."

Los procesos de pensamiento humano se basan en la lógica, Harne señala, que es similar a la lógica booleana de las matemáticas. Este enfoque utiliza entradas binarias para procesar salidas de control binarias, utilizando sólo secuencias de "encendido" y "apagado" para representar todo el pensamiento y la cognición. Los materiales blandos que creó el equipo de investigación "piensan" mediante la reconfiguración de las redes de polímeros conductores. Fuerza mecánica, aplicado a los materiales, conecta, y vuelve a conectar la red.

Usando una entrada de bajo voltaje en los materiales, El equipo de investigación creó una forma para que el material blando decida cómo reaccionar de acuerdo con la señal de voltaje de salida de la red reconfigurada de polímero conductor.

El tipo de lógica que utilizan Harne y el equipo va más allá de la pura lógica mecánica, que es una forma de utilizar combinaciones de interruptores biestables (interruptores con dos estados estables) para representar los "0" y "1" de una secuencia numérica binaria. Descubrieron que cuando usaban lógica mecánica pura, los investigadores terminaron atascados porque ciertas operaciones lógicas no se pueden construir.

"Llegas a un punto en el que no puedes procesar las ocho puertas lógicas, "Dijo Harne." Puedes procesar cuatro de ellos, pero no puedes procesar los últimos cuatro. Descubrimos la forma de incorporar señales eléctricas junto con señales mecánicas, permitiéndonos procesar todas las puertas lógicas utilizadas en la informática digital moderna ".

La clave para realizar todas las puertas lógicas estaba en la combinación de la red de polímero eléctrico con la suave, material deformable. Los investigadores crearon las operaciones lógicas reconfigurando simultáneamente el material blando y la red conductora de electricidad.

Esto también asegura que la salida binaria esté en forma de electricidad, que se necesita para impulsar un mecanismo de actuación que hace que el material responda a la fuerza mecánica aplicada. La combinación de señales eléctricas y mecánicas permite que la máquina se mueva para apartarse o retroceder en una dirección determinada.

Harne y el equipo quieren ir más allá de un solo material y diseñar algo más complejo.

"Tengo una visión de cómo los científicos e ingenieros pueden crear sistemas vivos diseñados que ayuden a la sociedad, "Dijo Harne." Todo lo que necesitas hacer es reunir todas las funciones de las formas de vida. Y cuando haces eso, tienes a tu disposición los componentes básicos de la vida diseñada ".

Si bien todo esto parece ciencia ficción, Harne cree que tiene un potencial tremendo.

"Es algo de ciencia ficción, Tengo que admitir que y diré, He tenido colegas que piensan que estoy un poco loco ", Dijo Harne." Pero si nosotros, como ingenieros y científicos, entendemos todas las cosas que componen la vida, ¿Por qué no estamos tratando de crear seres vivos diseñados que puedan ayudar a las personas? "