Клэйтроника — новая область в науке и технологии, позволяющей собирать различные предметы из отдельных универсальных нанороботов микроскопических размеров (clay — глина, claytronics — «умная глина»). Благодаря развитию нанотехнологий (размер ядра этих роботов будет около 10 микрон, для сравнения: диаметр эритроцита - красной кровяной клетки - составляет 8 микрон), а так же исследований в области искусственного интеллекта и нейросетей, первые образцы этой умной и высокотехнологичной глины планируется получить в ближайшие 20 лет.

В данный момент этой науке уделяет большое внимание и Intel. Джастин Рэттнер, CTO Intel рассказал на прошлогоднем Intel Developer Forum, прошедшем в Сан-Франциско, о том, что в лабораториях компании, крупнейшего производителя чипов, активно ведутся разработки в области создания claytronic atoms, или catoms – нанороботов, способных принять любую форму, будь то сотовый телефон, ботинок или даже человек.

Паралельные проекты ведутся и под эгидой DAPRA (программа Chemical Robots, сокращённо ChemBots) – агенства, работающего на Пентагон, из под чьей крыши, как известно, вышло много изобретений, в том числе и Интернет.


Контракт на разработку такого робота получила компания iRobot, которая уже начала разработку аморфных роботов. Проект ChemBot – многолетняя и многомиллионная работа, в результате которой свет увидят роботы из мягких материалов, способные проникать сквозь отверстия, уступающие по размерам «скелету» машины. Разумеется, роботы должны быть умными – способными идентифицировать препятствия и сообщать о полученных данных. В сотрудничестве с компанией iRobot будут трудиться ученые из Гарварда и Массачусетского технологического института; предстоящая, очевидно, работа касается не только создания электронных узлов нового поколения, но и новых технологий в области химии.


Несомненно, ChemBot – проект более узкий и целевой, однако очевидно, что исследования, выполненные в его рамках, внесут свою лепту в развитие клейтроники.


Хорошим фундаментом для создания программ, отвечающих за морфинг катомов станут так же и разработки японских учёных.

Проект M-Tran, инициированный 10 лет назад Национальным институтом передовой индустриальной науки и техники Японии (AIST) и Токийским технологическим институтом уже достиг больших успехов и может похвастаться системой, способной в зависимости от количества доступных модулей, передвигаться как змея, катиться как колесо и даже ходить на четырёх «ногах» как животное.

Несомненно, свой вклад в развитие клейтроники внесут и исследования в области «Роевого интеллекта» (Swarm intelligence), который является типом искусственного интеллекта, основанного на коллективном поведении децентрализованных, самоорганизованных систем. Выражение было введено Херардо Бени и Джингом Уонгом в 1989, в контексте клеточных автоматизированных систем (cellular robotic systems).


Системы SI собираются из большого количества простых организмов (boids), взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой. Сам по себе boid следует очень простым правилам, и, несмотря на то, что нет никакой структуры централизованного управления, диктующей, как отдельные организмы должны вести себя, местные, и до известной степени случайные, взаимодействия между ними приводят к появлению «интеллектуального» глобального поведения, характеризующие действия всей совокупности этого «роя».


Учёные подглядели эти особенности у пчёл (отсюда и Swarm – рой англ.), колоний муравьёв и бактерий.

«Понаблюдайте за муравьем, и вы будете поражены, насколько он несообразителен», — говорит Дебора М. Гордон, биолог из Стэндфордского университета. Как же тогда примерно двенадцати тысячам известных видов муравьев удалось успешно просуществовать на Земле целых сто сорок миллионов лет? Должны же они были чему-то на учиться за это время?

«Муравьев не назовешь умными, — продолжает Гордон. — Другое дело — муравьиные колонии». Колония может решать задачи, немыслимые для одного муравья: находить кратчайший путь к источнику пищи, распределять обязанности между работницами, защищать свою территорию от соседей. И если отдельно взятый муравей — довольно глупое создание, колония способна быстро и эффективно реагировать на возникающие проблемы. Все это становится возможным благодаря так называемому роевому интеллекту.


Поведение стаи голубей так же подчиняются законам, описанным в концепции SI. Птицы, издавна живущие в соседстве с человеком, заинтересовали Крейга Рейнолдса, специалиста в области компьютерной графики. В 1986 году он создал простую на первый взгляд программу, в которой участвовали похожие на птиц роботы, или «птицоиды». Они должны были соблюдать следующие три правила: во-первых, не сталкиваться со своими собратьями, во-вторых, выбирать среднюю траекторию полета, ориентируясь на соседей, и, в-третьих, держаться поблизости от остальных роботов. Когда модель начали тестировать, на экране компьютера очень достоверно был воспроизведен полет птичьей стаи и даже ее хаотичные метания (точь-в-точь как в реальности).

Команда роботов, способная координировать свои действия подобно птицам, работала бы значительно эффективнее. Рассредоточившись по большой территории, эти роботы служили бы передвижной сенсорной сетью: собирая информацию, они могли бы контролировать обстановку. Натолкнувшись на что-то неожиданное, группа могла бы быстро сориентироваться и вовремя отреагировать, даже если роботы были бы устроены довольно просто. К тому же в случае поломки одного робота его место заняли бы другие. Но самым главным преимуществом подобной системы является децентрализованное управление: работоспособность группы не зависела бы от «самочувствия» центрального робота.


Все эти тренды научных исследований обрисовывают русло, в рамках которых будет развиваться клейтроника.


Области применения клейтроники практически безграничны.

Дома же он кладёт эти часы на стол, похожий на Surface, который автоматически синхронизирует всю информацию с домашним цифровым хранилищем. Этот стол так же состоит из катомов и может превращаться в стереосистему, видеопанель, виртуальный камин и т.д.

Богатые жители нашей планеты смогут приобрести достаточное количество катомов для того, чтобы иметь машину-трансформер, которая будет менять цвет или форму в зависимости от настроения хозяина (почему бы сегодня не поехать на кабриолете, денёк выдался солнечный) или даже самолёт.

Катомы смогут собираться и в людей. Создатели фильма «Терминатор-2», в котором на смену обычным роботам приходит робот из жидкого металла, могут оказаться провидцами. Единственное – это не будет металлом, это будет масса нанороботов, самоорганизующаяся в того человека, которого он увидел.

Надеюсь, что этот робот не будет убивать людей колющими предметами, вырастающими из его конечностей, а будет, например, выступать в качестве заменителя людей в тех местах, где их присутствие сопряжено с опасностью для жизни.

К примеру, это могут быть операции, связанные с разминированием бомб. В таком случае сапёр одевается в экзоскелет, который снимает все движения тела и передаёт их роботу, который может находиться за тысячи километров, в афганской деревне или на каирском стадионе. В экзоскелет передаются визуальный и аудио-поток из глаз-камер и ушей-микрофонов робота, тактильные ощущения так же транслируются, что позволит добиться максимального эффекта присутствия. И в случае, если надо было резать всё-таки не синий провод, а красный, то никто не пострадает – в результате взрыва нанороботы просто разлетятся и через некоторое время те частицы, которые не пострадали, снова соберутся в единый комок «умной глины».

Очевидно, что на первых порах катомы собираться в сложные конструкции без помощи специальных инженеров-программистов не смогут. Задача наших незаменимых специалистов будет состоять в написании программ и сценариев, по которым должны действовать нанороботы, собираясь в те или иные устройства.


Нашему специалисту нужны будут следующие знания:


1. Глубокое понятие нанотехнологий и строения катомов, чтобы досконально знать о технических возможностях морфинга будующих моделей.


2. Теория и практика распределённых вычислений GRID (англ. grid — решетка, сеть — по определению, введённому Я. Фостерером и К. Кессельманом в начале 1990-х годов, представляет из себя согласованную, открытую и стандартизованную компьютерную среду, которая обеспечивает гибкое, безопасное, скоординированное разделение вычислительных ресурсов и ресурсов хранения информации, которые являются частью этой среды, в рамках одной виртуальной организации или системы). В виду того, что оснащать каждый катом сверхмощным процессором будет экономически нецелесообразно, наш специалист должен будет уметь применять технологии распределённых вычислений, благодаря которым чем больше катов будет объединены в единую сеть, тем более мощным процессором будет оснащено собираемое устройство.


3. Умение работать в Microsoft Robotics Developer Studio


4. 3D-моделирование, сопротивление материалов, беспроводные технологии связи и прочие интересные науки.


Кроме того, в зависимости от специализации, потребуются уже конкретные знания в конкретных областях. Если, к примеру, моделируются роботы, которые будут способны вводиться в организм человека для лечения Рака, то, несомненно, нашему инженеру нужны будут познания в медицине.


Ясно одно: эта профессия будет весьма перспективной и высокооплачиваемой.