Sci-Fi Eye: La nebbia dell'utilità / Sci-Fi Eye: The fog of utility

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Secondo Gareth L. Powell, autore di fantascienza, minuscoli nanobot capaci di auto-organizzarsi in strutture, materiali, strumenti e macchine utili potrebbero un giorno trasformare il mondo dell'ingegneria.

Sono un grande appassionato di Lego. Da bambino, negli anni '70, avevo una scatola di cartone piena di mattoncini di tutte le forme e colori. Presi singolarmente, i pezzi Lego erano piccoli e non molto utili, ma con un po' di immaginazione riuscivo a costruire quasi qualsiasi cosa.

Il 14 marzo, la rivista The Engineer ha riportato che i fisici dell'Università di Bath, in collaborazione con un gruppo dell'Università di Birmingham, hanno scoperto che rivestire un materiale morbido con "materia attiva" permetteva di controllarne il movimento ed il funzionamento in modo più efficace. 

Immaginate una palla di materiale morbido, come la gomma. Se lasciata a se stessa, manterrà la sua forma sferica. Ma se ricoprite questa sfera con uno strato di nanorobot e li programmate per lavorare insieme, potete deformare la palla in qualsiasi forma predeterminata desideriate. E se utilizzate molti di questi "robot morbidi" insieme, proprio come con i Lego, potete usarli per costruire macchine più grandi.

In futuro, i ricercatori applicheranno questo concetto alla progettazione di robot con arti morbidi, più adatti a manipolare materiali delicati, il che sembrerebbe aprire la strada a svariate possibilità nel campo della chirurgia e della medicina interna. Intendono inoltre studiare cosa accade quando diversi solidi attivi vengono assemblati, con l'obiettivo di sviluppare una nuova generazione di macchine costituite da unità individuali che cooperano per determinarne il funzionamento.

Estrapolando questa idea nel futuro, possiamo immaginare un'epoca in cui le squadre di costruzione non avranno bisogno di un'intera flotta di camion, escavatori, trapani ed altri strumenti, ognuno progettato per svolgere una singola funzione. Utilizzeranno invece una "nebbia di utilità" di materia programmata a distanza per costruire lo strumento o la macchina necessari per ogni particolare compito, esattamente come facevo io da bambino con le ruspe e le gru costruite con i Lego. E una volta terminato il lavoro, questi strumenti si dissolveranno tornando al loro stato predefinito, pronti per essere riprogrammati nella forma successiva richiesta.

Oppure, in caso di calamità naturali, potremmo utilizzare questo tipo di materia controllabile per creare rifugi temporanei, ospedali mobili e macchinari per la rimozione delle macerie. Il fatto che materiali più morbidi siano alla base di queste sfere programmabili significa che potrebbero essere utilizzate per curare i feriti senza la necessità di rischiosi interventi chirurgici sul campo, per realizzare gessi per arti fratturati e forse persino per impiantare stent nei pazienti cardiopatici senza dover aprire il torace.

I ricercatori dell'Università di Bath prevedono inoltre di valutare l'applicazione di questa tecnologia alla creazione di materiali semoventi. Una simile struttura, in grado di muoversi autonomamente nell'acqua e di utilizzare appendici delicate per manipolare i materiali, potrebbe assomigliare ad un polpo amorfo. Banchi di questi robot potrebbero essere impiegati per la cura degli allevamenti ittici, la coltivazione di alghe e la manutenzione dei cavi sottomarini. Gli aerei potrebbero trasportare riserve di robot morbidi in grado di formare giubbotti di salvataggio o zattere semoventi in caso di ammaraggio.  

Spingendoci oltre, possiamo ipotizzare la possibilità di riempire l'atmosfera con nanorobot programmabili. Ovunque ci si trovi sulla Terra, si potrebbe evocare un dispositivo apparentemente dal nulla. Serve un martello? Basta usare il telefono per programmare delle macchine nelle vicinanze e farle apparire.

Un gruppo di scienziati dell'Università di Toronto sta sviluppando materiali intelligenti e adattivi con proprietà di autoriparazione. Questi materiali sono costituiti da reti di particelle interconnesse di dimensioni micrometriche. Quando una delle particelle viene danneggiata, le particelle circostanti le inviano segnali per favorirne la riparazione. Il gruppo ha già creato un prototipo di materiale autoriparante che può essere utilizzato per rivestire oggetti come paraurti e maniglie delle auto, ma possiamo immaginare che le future generazioni di questa tecnologia possano essere impiegate per creare pneumatici, pannelli solari e fusoliere di aerei in grado di autoripararsi.

Le potenziali applicazioni odierne della materia intelligente includono, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, dispositivi di comunicazione, sistemi di accumulo e generazione di energia, impianti biomedici e tecnologie di bonifica ambientale, ma le possibilità per il futuro sono pressoché illimitate.

In qualunque modo venga utilizzato, il fog computing è destinato a svolgere un ruolo importante nel futuro della scienza, dell'ingegneria e della tecnologia.

ENGLISH

Tiny nanobots able to self-organise into useful structures, materials, tools and machines might one day transform the world of engineering, writes resident sci-fi author Gareth L. Powell

I’m a big fan of Lego. As a kid in the 1970s, I had a cardboard box filled with bricks of all different shapes and colours. Individually, the pieces of Lego were small and not very useful, but with a little imagination, I could use them to build almost anything.

On 14th March, The Engineer reported that physicists at Bath University, in collaboration with a team from Birmingham University, found that coating soft material in ‘active matter’ allowed them to control its movement and function more effectively. 

Imagine a ball of soft material, such as rubber. Left to its own devices, it will remain in a sphere. But if you coat that sphere in a layer of nano-robots, and programme the robots to work together, you can distort the ball into any pre-determined shape you require. And if you use a lot of these ‘soft robots’ together, then just like with Lego, you can use them to construct larger machines.

Going forward, the researchers will apply this concept to design robots with soft appendages, better able to manipulate delicate materials—which would appear to open up all sort of possibilities in the field of surgery and internal medicine. They also intend to study what happens when several active solids are packed together, with an eye to developing a new generation of machines constructed by individual units cooperating to determine the way the machine operates.

Extrapolating this idea into the future, we can imagine a time where construction crews wouldn’t need a whole fleet of lorries, JCBs, drills, and other tools, each designed to perform a single function. Instead, they would use a ‘utility fog’ of remotely programmed matter to construct the tool or machine they needed for each particular task, in exactly the way I used to build diggers and cranes out of Lego. And when we’ve finished with them, they would dissolve back into their default state again, ready to be programmed into the next required shape.

Or perhaps, in a time of natural disaster, we could use this kind of directable matter to create temporary shelters, mobile hospitals, and rubble-clearing machinery. The fact softer materials are at the heart of these programmable balls means they could be used to treat casualties without the need for risky field surgery, forming casts for broken limbs, and maybe even installing stents in heart patients without the need to crack their chests.

The Bath University researchers also plan to consider applying this technology to create self-swimming materials. Such a construction, able to propel itself through water and capable of using delicate appendages to manipulate materials, might well resemble an amorphous octopus. Schools of them could be sent out to tend fish stocks, farm seaweed, and maintain underwater cables. Planes could carry reserves of soft robots that could form self-propelled lifejackets or rafts in the case of a water landing.  

Taking this all a step further, we can speculate about the possibility of filling the atmosphere with programmable nano-robots. Wherever you are on Earth, you can summon a device from apparently thin air. Need a hammer? Use your phone to programme nearby machines to form one.

A team of scientists at the University of Toronto are developing smart and adaptive materials with self-healing properties. These materials are made up of networks of interconnected, micron-sized particles. When one of the particles is damaged, the surrounding particles send it signals to help it heal. The team has already created a prototype of a self-healing material that can be used to coat objects like car bumpers and door handles, but we can also imagine future generations of this tech being used to create self-repairing car tyres, solar panels, and aircraft hulls.

Today’s potential applications for smart matter include, but are not limited to, communications devices, energy storage and generation systems, biomedical implants, and environmental remediation technologies, but the possibilities for the future are almost limitless.

However it’s used, utility fog is sure to play a big role in the future of science, engineering and technology.

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/opinion/sci-fi-eye-the-fog-of-utility-1?