La materia programable es un término acuñado original en 1991 por Toffoli y Margolus para referir a un conjunto de elementos computacionales de grano fino arreglado en espacio. En esto el contexto, materia programable refiere a los modelos del cálculo similares a Autómatas celulares y autómatas del gas de enrejado. La arquitectura CAM-8 es una realización del hardware del ejemplo de este modelo. El uso principal de la materia programable, según lo previsto por esto la comunidad, es utilizar la naturaleza espacial del medio computacional a simular los sistemas físicos.
Como la tecnología de semiconductor y la nanotecnologÃa han avanzado el uso de término la materia programable ha cambiado para reflejar el hecho eso es posible construir un conjunto de elementos que puedan ser " programmed" para cambiar sus características físicas en realidad no apenas en la simulación. Así, la materia programable ha venido significar el " cualquier bulto sustancia que se puede programar para cambiar su properties." físico; En una escuela de pensamiento la programación podía ser externa a el material y se pudo alcanzar por el " uso de la luz, voltaje, eléctrico o campos magnéticos, etc. Para el ejemplo, en esta escuela de pensamiento una exhibición del LCD es una forma de materia programable. Una segunda escuela de pensamiento es que las unidades individuales del conjunto pueden computar y el resultado de su el cómputo es un cambio en las características físicas de los conjuntos. el ejemplo de esta forma más ambiciosa de materia programable es Claytronics, donde las unidades en el " del conjunto; compute" y el resultado es un cambio en la forma del conjunto.
Hay muchas particularizaciones propuestas de la materia programable. Escala es un diferenciador dominante entre diversas formas de programable materia. En un final de la robótica modular reconfigurable del espectro persigue una forma de materia programable donde están las unidades individuales en la gama del tamaño del centímetro (E. En el final del nanoscale del espectro hay un enorme número de diversa base para la materia programable, extendiéndose del cambio de la forma las moléculas (E.,) al quántum puntean . Los puntos de Quantum de hecho se refieren a menudo como átomos artificiales. En el micrómetro a la gama sub-millimeter los ejemplos incluyen: claytronics, trabajando actual en unidades MEMS-basadas, las células creadas usar la biología sintética, y el concepto para uso general de la niebla .
Historia
En 1991, Toffoli y Margolus el primer papel para describir a sistema programable de la materia. Su papel describe una computación substrato que se compone de los nodos de grano fino del cálculo distribuidos a través de espacio que comunican usar solamente el vecino más cercano interacciones.
En el principio de los 90 había una cantidad de trabajo significativa adentro robótica modular reconfigurable con una filosofía similar a materia programable.
En el verano de 1998, en una discusión sobre los átomos artificiales y materia programable, Wil McCarthy y Gary E. Snyder del pionero La astronáutica acuñó el " del término; wellstone" del quántum; (o simplemente " wellstone") para describir esta forma hipotética pero plausible de materia programable. Wil McCarthy ha utilizado el término en su ficción.
En 2002, Seth Goldstein y Todd Mowry comenzó proyecto del claytronics en Carnegie Universidad de Mellon para investigar el soporte físico y el software subyacentes mecanismos necesarios realizar la materia programable.
Ejemplos de la materia programable
Debajo están algunos ejemplos específicos de la materia programable. (Esto necesita para ser completado.)
Líquidos complejos
Las características físicas de varios líquidos complejos se pueden modificar cerca aplicando una corriente o un voltaje, al igual que el caso con los cristales líquidos .
Pozos de Quantum
Los pozos de Quantum pueden sostener uno o más electrones. Ésos los electrones se comportan como un átomo artificial, que como los átomos verdaderos puede formar enlaces covalentes. Debido a sus tamaños más grandes, otro las características son extensamente diferentes.
Metamaterials
Metamaterials es los compuestos artificiales a los cuales puede ser controlado reaccionar de las maneras que no ocurren en naturaleza. Un ejemplo se convirtió cerca David Smith y entonces por Juan Pendry y David Schuri está de un material eso puede tener su índice de refracción templada de modo que pueda tener a diverso índice de refracción en diversos puntos en el material. Si templado correctamente esto podía dar lugar a un " invisibilidad cloak." Para más ver el Metamaterial
Autómatas celulares
Ver los autómatas celulares .
Moléculas cambiantes de la forma
Un campo de investigación activo está en las moléculas que pueden cambiar su formar, así como otras características, en respuesta a estímulos externos. Estas moléculas se pueden utilizar individualmente o en masa formar nuevas clases de materiales. Por ejemplo, el grupo de J Fraser Stoddart en el UCLA ha estado desarrollando las moléculas que pueden cambiar sus características eléctricas.
Claytronics
Ver el Claytronics .
Robótica modular reconfigurable
La robótica modular de Uno mismo-Nuevo configuración es un campo de la robótica adentro qué un grupo de robustezas generalmente idénticas trabaja junto a dinámicamente formar las formas convenientes para cada tarea. Ver para una descripción del trabajo reciente y de los desafíos.
Biología sintética
La biología sintética es un campo con el cual apunta dirigir las células " functions." biológico nuevo; Tales células se utilizan generalmente para crear sistemas más grandes (e., biofilms) que pueden ser " programmed" para cambiar su color, forma, etc.
Materia programable en la ficción
La materia programable sigue siendo, en general, una visión fantástica para el futuro. Las ideas detrás de él se exploran en muchos trabajos de ciencia ficción. Por ejemplo (esta lista es muy incompleta):
se llama " graphics" de la realidad; en
se llama " wellstone" en
se llama " Computronium" en
Ver también
átomos artificiales
Autómatas celulares
Claytronics
Computronium
NanotecnologÃa
Biología sintética
Niebla para uso general
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