Физики разрабатывают метаматериал, который умеет считать

Леннард Квакернаак. Предоставлено: Лейденский универси

Блок резины, который может считать до десяти и даже запоминать порядок, в котором он прессуется — физики Мартин ван Хекке и Леннард Квакернаак (Лейденский университет и AMOLF Амстердам) опубликовали об этом последнем метаматериале в журнале Physical Review Letters.

«Мне нравится находить сложность в простых вещах». С широкой улыбкой кандидат наук Квакернаак.

Материал с памятью

🔗 YouTube

Полосу, которая щелкает слева направо, можно сравнить с битом компьютера, который равен нулю или единице. «Нелегко спроектировать структуру так, чтобы она отвечала тому, что мы хотим», — объясняет Квакернаак. «Подсчет — это самое простое вычисление, которое мы могли придумать, так что это была логическая отправная точка».

«Разрабатывая такой материал, вы пытаетесь открыть для себя правила игры», — объясняет кандидат наук.

«Попутно я обнаружил, что вы можете вызывать разные реакции в резине, толкая с разными уровнями силы. Экспериментируя с этим, я смог создать метаматериал, который работает до конца только в том случае, если вы нажимаете на него в правильном порядке, с нужной силой. Другими словами, своего рода замок».

Подсчет метаматериала. Предоставлено: AMOLF

Простые решения всевозможных задач

Одним из возможных применений является подсчет автомобилей из разных весовых категорий, проезжающих по мосту. Или, например, шагомер, потому что вы можете сделать метаматериал настолько большим или маленьким, насколько захотите. «Большим преимуществом является то, что такие механические метаматериалы дешевы, прочны и не требуют особого ухода», — говорит Квакернаак.

«Это делает их интересными для всех видов приложений. Трудно сказать точно, какими они будут, но мы всегда находим цель для таких новых материалов. Например, более ранние исследования материала, который складывается, как оригами, вдохновили на складывание солнечных панелей на спутнике.

Самому Квакернааку особенно нравится видеть, как, казалось бы, простые вещи могут быть очень сложными. «То, как именно изгибается такой тонкий луч, намного сложнее, чем вы думаете. Компьютер едва ли может даже смоделировать это». Он смеется: «Иногда мне кажется, что я профессиональный любитель».

Следующим шагом Квакернаака является придумывание еще более сложной структуры, в которой взаимодействие между соседями происходит не просто в одном направлении, а в плоскости. «На самом деле это был бы простой компьютер», — говорит он.

Подробнее: Lennard J. Kwakernaak et al, Counting and Sequential Information Processing in Mechanical Metamaterials, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.268204 🔗