Araştırmacılar ‘düşünme’ yeteneğine sahip yeni materyaller tasarlıyor
Biri omzuna dokunuyor. Cildinizdeki dokunma alıcıları beyninize bir mesaj gönderir, beyin bilgiyi işler ve sizi dokunma yönünde sola bakmaya yönlendirir. Mekanik bilginin bu şekilde işlenmesi artık Penn Eyaleti ve ABD Hava Kuvvetleri araştırmacıları ve “düşünen” mühendislik malzemelerine entegre edildi.
Sonuçlar, yayınlanan Doğatarafından desteklenmektedir ABD Ulusal Bilim Vakfı ve entegre devrelere yeni, yeniden yapılandırılabilir bir alternatife dayanmaktadır. Entegre devreler tipik olarak tek bir yarı iletken malzeme, genellikle silikon üzerine yerleştirilmiş birden çok elektronik bileşenden oluşur ve telefonlar, arabalar ve robotlar dahil her tür modern elektroniği çalıştırır.
Entegre devrelerin bilgi işlemedeki rolü, beynin insan vücudundaki rolüne benzer. Baş araştırmacı, Penn State makine mühendisi Ryan Harne’ye göre, entegre devreler, sinyallerin ve bilgilerin ölçeklenebilir hesaplaması için gerekli olan temel bileşendir, ancak bilim adamları tarafından silikon yarı iletkenler dışında herhangi bir bileşimde asla gerçekleştirilmemiştir.
Harne, “Bu tür sinyalleri işlemek için ek devrelere ihtiyaç duymadan mekanik stresi aynı anda algılayabilen, düşünebilen ve buna göre hareket edebilen bir mühendislik malzemesinin ilk örneğini yarattık” dedi. “Yumuşak polimer malzeme, daha sonra işlenen ve reaksiyonları kontrol edebilen yeni dijital bilgi dizileriyle sonuçlanan dijital bilgi dizilerini alabilen bir beyin gibi davranır.”
Materyal, Harne ve ekibinin gösterdiği gibi karmaşık aritmetiği hesaplamak için mekanik güç kullanabilir veya diğer potansiyel çeviri örneklerinin yanı sıra belirli ışık sinyallerini iletmek için radyo frekanslarını algılayabilir. Harne, olasılıkların geniş olduğunu, çünkü entegre devrelerin çok şey yapacak şekilde programlanabileceğini söyledi.
Harne’ye göre, malzeme insanlara benzer bir “düşünme” süreci kullanıyor ve otonom arama ve kurtarma sistemlerinde, altyapı onarımlarında ve hatta havadaki patojenleri tanımlayabilen, izole edebilen ve nötralize edebilen biyo-hibrit malzemelerde potansiyel uygulamaları var.
Süreç, ekibin kuvvetlerin kendisine nasıl uygulandığını “düşünebilen” ve programlanmış tepkilerle tepki veren yumuşak, mekanik bir meta malzeme geliştirme önceki çalışmasına dayanıyor. Araştırmacılar, daha sonra “bilgi teorisinin babası” olarak anılacak olan Claude E. Shannon tarafından 1938’de yayınlanan bir makaleyi yeniden keşfettiklerinde bir çıkmaza girdiler.
Harne, “Gazeteyi okuduğumuz zaman, ön çalışmamızın Shannon’ın vizyonunu tam olarak gerçekleştirmesine şaşırdık,” dedi. Ancak Shannon’ın çalışması varsayımsaldı, entegre devreler geliştirilmeden yaklaşık 30 yıl önce üretilmişti ve ağların nasıl ölçeklendirileceğini ele almıyordu.
Harne, “Mekanik-elektrik ağlarımızın entegre devre montaj kurallarının gerçekliğine uyması için Shannon’ın tasarım felsefesinde önemli değişiklikler yaptık” dedi.
Araştırmacılar şimdi materyali, fiziksel sinyaller gibi görsel bilgileri işlemek için geliştiriyorlar. Harne, “Amacımız, işaretleri görerek, onları takip ederek ve üzerine basan bir şey gibi olumsuz mekanik kuvvet yolundan manevra yaparak bir ortamda otonom navigasyonu gösteren bir malzeme geliştirmektir.” Dedi.