Объединение отдельных базовых характеристик
создаёт умные навыки, вдохновлённые мозгом,
и расширяет горизонты вычислений…
в вашем шкафу.
Помните, во второй части фильма «Назад в будущее», у намокшей куртки Марти включился режим сушки? Как же нам это нравилось, вкупе с самозатягивающимися на ногах кроссовками!
Но что, если пойти дальше? Представьте, что ваша одежда автоматически подстраивается под ваши нужды – согревает вас в холода или если вы дрожите, и охлаждает в жару (или когда вы потеете). Или, скажем, смягчает падение на скользком льду… Это станет возможно, если ваши куртка, брюки, свитер или даже деловой костюм научатся не только распознавать ваш дискомфорт, но и противостоять ему, а значит – изменять свои свойства.
Над решением этих и сопутствующих задач работают 26 групп исследователей из Университета Мюнстера, Института молекулярной биомедицины Макса Планка и Университета Твенте. Их междисциплинарные усилия по реализации этого проекта объединяются в Центре совместных исследований 1459. Обеспечиваемое таким образом сотрудничество привлекает физику, химию, материаловедение и биологию. Изучаются молекулярные свойства материалов различных классов – от мягких (вроде полимеров), до твёрдых тел. Вдохновенно разрабатываются новые химические и физические концепции…
А тем временем природа реализует столь привлекательные функции в несметных количествах. И, по-видимому, без особых усилий, словно потешаясь над нами. Например, умный свитер с терморегуляцией является аналогом самого обыкновенного, но и самого большого человеческого органа – кожи. Кожа защищает нас от трения, давления, даже в какой-то мере от радиации. И она имеет суперспособности к самоисцелению!
А мозг? Работа человеческого мозга – самый энергозатратный процесс во всём нашем организме – обеспечивается всего 20 Вт энергии. И это для бесчисленных параллельных вычислительных процессов между примерно 100 миллиардами нейронов! Высочайшая энергоэффективность.
Разрабатывая структурную модель исследования, учёные разделили систему функциональности будущей материи на четыре ключевых элемента, которые должны работать вместе. Во-первых, чтобы вещество ткани могло регистрировать импульсы и информацию из окружающей её среды, необходим сенсорный элемент. Поскольку в ответ на внешние раздражители ткань должна уметь изменять свои свойства – нужен своего рода двигатель, то есть движущий элемент.
За сохранение полученной информации как знания для применения в будущем отвечает элемент хранения. И наконец, эти три элемента должны иметь возможность связываться друг с другом, для чего необходима сигнальная сеть.
А теперь внимание: в этом сценарии отсутствует центральный процессор – здесь сама материя посредством сигнальной паутины берёт на себя роль вычислительного устройства. Это распределение вычислительных нагрузок по всей структуре ткани децентрализует также и энергопотребление, что в корне меняет ситуацию с питанием элементов.
В результате такой архитектуры мы приближаемся к заветной функциональности человеческого мозга: бесчисленные процессы будут выполняться параллельно. Это поднимет эффективность обработки огромного количества данных на высоты, доселе невиданные при сопутствующих уровнях энергозатрат. Да, такая мощная, и незаметная производительность пригодится нам для того же «умного пуловера», но теперь «умная» одежда – это даже больше, чем мы могли представить в фантастическом кино.
По материалам АРМК.