Представьте, что вы достаёте из кармана маленький кубик, бросаете его на стол — и он превращается в ложку или ключ. Эта фантазия из научной фантастики постепенно становится реальностью благодаря развитию программируемой материи. Термин означает материалы или устройства, которые могут изменять форму, свойства и даже функцию по команде. Основой могут служить микромодули, наподобие кубиков‑роботов, которые соединяются и разбираются, создавая новые объекты.
Самая простая версия — модульные роботы. Каждый модуль имеет двигатели, магниты, батарею и процессор. Соединяясь с соседями, модули формируют цепочки, поверхности и объёмные структуры. Центральный алгоритм распределяет задачи: какой модуль куда переместится, чтобы приблизить объект к заданной форме. Уже сегодня такие системы демонстрируют, как из двадцати кубиков собирается мостик через препятствие или лестница для преодоления высоты. Инженеры сравнивают эту технологию с игре конструктором, но на уровне автоматизации.
Другой подход — использование материалов, меняющих свою структуру под воздействием электричества, температуры или света. Например, полимеры с эффектом памяти формы могут сгибаться и развертываться при нагреве. В сочетании с программируемой системой управления они становятся «умной тканью»: одежда адаптируется к погоде, архитектурные элементы раскрываются и закрываются, как лепестки. Учёные изучают и жидкие металлы, которые способны менять форму и твердеть или плавиться при слабых токах.
Практическое применение программируемой материи огромно. В космосе модульные структуры могут разворачиваться в большие антенны и панели, а затем складываться для транспортировки. В медицине микророботы из программируемой материи смогут проникать в труднодоступные места и превращаться в инструменты. В быту «умные» объекты упростят хранение: один набор модулей заменит десятки вещей. Представьте чемодан, который превращается в стул, потом в лампу, а затем снова в коробку.
Конечно, до универсального «полиморфа» ещё далеко. Современные модульные системы громоздки, энергопотребление велико, а управление сложно. Чтобы собрать простую форму, требуется множество вычислений. И всё же, как показывает опыт других технологий, миниатюризация и алгоритмы быстро прогрессируют. В будущем программируемая материя может изменить наш взгляд на вещи, сделав материальный мир гибким и динамичным.