Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 11

«Присутствие рассеянного света внутри телескопа ухудшает изображение, — поясняет Б. Дженсон. — Используя новые материалы для покрытия внутренних перегородок телескопа, мы значительно улучшим изображение».

Новой разновидностью материала также заинтересовались военные. Они полагают, что новое покрытие может быть применено в «стеллс-технологиях», призванных снижать заметность самолетов и иной военной техники для радаров.

С. НИКОЛАЕВ

Освоившись более-менее с 3D-кино и объемными принтерами, современные дизайнеры и инженеры задумались уже над освоением четвертого измерения. По их мнению, 4D-принтеры и прочие устройства позволят создать предметы со скрытыми свойствами. Попробуем разобраться, что это такое.

Когда огородник по весне сажает в почву семена, он не задумывается над тем, что является инициатором некоего чуда природы. Мы все уже привыкли, что летом из семян вырастут огурцы, помидоры и иные овощи, достаточно лишь за ними ухаживать. Точно так же из мельчайших семян ольхи или березы со временем вырастают высокие деревья. А не пора ли нам примерно таким же образом выращивать и вещи? Видимо, подобные мысли давно уже не дают покоя инициаторам нового дизайнерско-технологического направления. Однако легче сказать, чем сделать.

Кое-что уже придумали исследователи Массачусетского технологического института (МТИ). Они ведут эксперименты с некоторыми объектами, в которых присутствует еще один динамический компонент, своего рода дополнительное «измерение». Этот компонент, по идее, должен придать вещам и предметам свойство изменения формы под воздействием, например, воды, нагрева или интенсивного освещения.

Профессор Скайлер Тиббитс, возглавляющий Лабораторию технологий самосборки МТИ, полагает, что со временем можно будет купить в магазине набор плоских листов-заготовок, дома обрызгать их специальным раствором и затем наблюдать, как они начнут медленно трансформироваться, становясь стульями, шкафами и другими предметами мебели. «Для того, чтобы понять принципы работы программируемой мебели, — поясняет профессор, — достаточно представить себе, что происходит с тонкой полоской дерева, если ее намочить водой с одной стороны. Она, эта полоска, начинает деформироваться, закручиваться из-за того, что древесина имеет неоднородную структуру. К сожалению, в таком простом опыте бывает очень трудно предугадать, как именно пойдет деформация. Она определяется многими факторами — породой древесины, типом ее волокон, наличием тех или иных дефектов (скажем, сучков) и т. д. А вот если при помощи технологий той же ЗD-печати получить искусственную древесину, имеющую строго заданную структуру из чередующихся слоев разной толщины и областей с определенной зернистостью, управляемая деформация может принять заранее заданную форму».

Причем, по мнению С. Тиббитса, на одной древесине свет клином не сошелся. В той же Лаборатории технологий самосборки МТИ разработан уже целый ряд программируемых материалов. Есть, например, ткань, бандана из которой превращается в ковбойскую шляпу, стоит ей только намокнуть под дождем.

«Работая совместно с компанией Carbitex, занимающейся разработкой и производством всяких экзотических материалов, мы создали систему СХб, позволяющую тому же программируемому углеродному волокну свернуться спиралью, закрутиться в кольцо или деформироваться иным образом в ответ на различные виды энергии активации — влагу, температуру, свет, — поясняет профессор С. Тиббитс в статье, опубликованной в университетском информационном пресс-релизе. — Такое программируемое углеродное волокно является отличным сырьем для производства множества изделий. Кроме того, при помощи программируемых материалов можно создавать адаптивные аэродинамические формы кузовов автомобилей и фюзеляжей самолетов, которые смогут подстраиваться под изменяющиеся условия окружающей среды»…

Ранее подобные технологии были просто невозможны или для их реализации требовалось использование сложнейших электронно-механических систем. Ныне, похоже, дело заметно упрощается. Во всяком случае, представители аэрокосмической отрасли из компании Airbus совместно с Массачусетским технологическим институтом уже начали работу над созданием регулируемого воздухозаборника из программируемого материала для реактивного двигателя. Заинтересовались новой технологией и мебельщики, которым уже не придется посылать покупателям на дом сборщиков гарнитура. Достаточно будет лишь проконсультировать покупателя.

Тему для этой публикации мне подсказал Константин Горбунов, ученик 4-го класса из г. Ярославля. Мы с ним познакомились на очередном форуме «Шаги в будущее», где Костя и оказался как раз в связи со своим интересом к самым миниатюрным роботам, которыми ныне занимаются специалисты многих стран. Он прочитал научный доклад о роботах BEAM. Вы тоже, как и я поначалу, ничего о них не знаете? Тогда вот вам такая история…

— BEAM — это сокращение до начальных букв слов Biology, Electronics, Aesthethics, Mechanics, — сказал мне Костя. — Кроме такой расшифровки существуют и другие популярные толкования термина, например, Biotechnology Ethology Analogy Morphology или Building Evolution Anarchy Modularity.

И далее Костя Горбунов выдал фразу, заученную им наизусть.

— Это термин, обозначающий принцип построения роботов, использующий простые аналоговые цепи (например, компараторы) вместо процессоров с целью достичь необычно простого (в сравнении с традиционными передвижными роботами) дизайна, который жертвует гибкостью ради надежности и эффективности выполнения определенного задания. Впрочем, существуют исключения, использующие не только аналоговые цепи, — таких роботов называют «мутантами»…

В переводе на обыкновенный язык эта премудрость означает следующее. Основу конструкции робота BEAM составляют аналоговые электрические цепи, в упрощенном виде копирующие биологические нейроны. Наличие таких цепей и других аналогичных устройств позволяет роботу худо-бедно ориентироваться в окружающей среде.

Механизм моделирования поведения нейронов с помощью электрических цепей был изобретен американцем Марком Тильденом. Похожие разработки ранее велись его коллегой Эдом Ритманом и описаны в работе «Эксперименты в области искусственных нейронных цепей».