Materia Programmabile: Le persone evocheranno oggetti con la stessa facilità con cui ora riproduciamo musica o film

Di Fouad Sabry

Che cos'è la materia programmabile

La materia programmabile è materia che ha la capacità di modificare le proprie proprietà fisiche in modo programmabile, in base all'input dell'utente o al rilevamento autonomo. La materia programmabile è quindi legata al concetto di materiale che ha intrinsecamente la capacità di eseguire elaborazioni di informazioni.

Come ne trarrai vantaggio

(I) Approfondimenti e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: materia programmabile

Capitolo 2: Metamateriale

Capitolo 3: Magnete elettropermanente

Capitolo 4: Robot modulare auto-riconfigurante

Capitolo 5: Claytronics

Capitolo 6: Automa cellulare

Capitolo 7: Pozzo quantistico

Capitolo 8: Biologia sintetica

(II) Rispondere alle principali domande pubbliche sulla materia programmabile.

(III) Esempi del mondo reale per l'utilizzo della materia programmabile in molti campi.

(IV) 17 appendici per spiegare, brevemente, 266 tecnologie emergenti in ciascun settore per avere una comprensione completa a 360 gradi delle tecnologie della materia programmabile.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che vogliono andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di materia programmabile.

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 27 gen 2022

Anteprima del libro

Altri libri dell'autore

1 - Propulsione al plasma

2 - Motore a detonazione a impulsi

3 - Robotica Agraria

4 - Sistemi Ecologici Chiusi

5 - Carni Coltivate

6 - Agricoltura Verticale

7 - Veicoli autonomi

8 - Droni autonomi

9 - Robotica autonoma

10 - Armi autonome

11 - Arcologia

12 - Stampa 4D

13 - Città a cupola

14 - Libro mastro distribuito

15 - Valuta digitale

16 - Finanza decentralizzata

17 - Macchine intelligenti

18 - Aerogel

19 - Metallo amorfo

20 - Bioplastica

21 - Polimero conduttivo

22 - Trattamento Criogenico

23 - Armatura dinamica

24 - Fullerene

25 - Grafene

26 - Laboratorio su un chip

27 - Superconduttività ad alta temperatura

28 - Nanoparticelle magnetiche

29 - Fluido magnetoreologico

30 - Microfluidica

31 - Superfluidità

32 - Metamateriale

33 - Schiuma metallica

34 - Struttura multifunzione

35 - Nanomateriali

36 - Materia programmabile

37 - Punto quantico

38 - Silicene

39 - Superlega

40 - Diamante sintetico

41 - Cristallo del Tempo

42 - Calcestruzzo traslucido

43 - Interfaccia Computer Cerebrale

44 - Intelligenza dello sciame

Serie dell'Autore

Tecnologie emergenti nel settore aerospaziale

1 - Propulsione al plasma

2 - Motore a detonazione a impulsi

Tecnologie emergenti in agricoltura

1 - Robotica Agraria

2 - Sistemi Ecologici Chiusi

3 - Carni Coltivate

4 - Agricoltura Verticale

Tecnologie emergenti nelle cose autonome

1 - Veicoli autonomi

2 - Droni autonomi

3 - Robotica autonoma

4 - Armi autonome

Tecnologie emergenti nell'edilizia

1 - Arcologia

2 - Stampa 4D

3 - Città a cupola

Tecnologie emergenti in finanza

1 - Libro mastro distribuito

2 - Valuta digitale

3 - Finanza decentralizzata

Tecnologie emergenti nell'Information Technology

1 - Macchine intelligenti

Tecnologie emergenti nella scienza dei materiali

1 - Aerogel

2 - Metallo amorfo

3 - Bioplastica

4 - Polimero conduttivo

5 - Trattamento Criogenico

6 - Armatura dinamica

7 - Fullerene

8 - Grafene

9 - Laboratorio su un chip

10 - Superconduttività ad alta temperatura

11 - Nanoparticelle magnetiche

12 - Fluido magnetoreologico

13 - Microfluidica

14 - Superfluidità

15 - Metamateriale

16 - Schiuma metallica

17 - Struttura multifunzione

18 - Nanomateriali

19 - Materia programmabile

20 - Punto quantico

21 - Silicene

22 - Superlega

23 - Diamante sintetico

24 - Cristallo del Tempo

25 - Calcestruzzo traslucido

Tecnologie emergenti nelle neuroscienze

1 - Interfaccia Computer Cerebrale

Tecnologie emergenti nella robotica

1 - Intelligenza dello sciame

Un miliardo di esperti

Materia programmabile

Le persone evocheranno oggetti con la stessa facilità con cui ora riproduciamo musica o film

Fouad Sabry

Diritto d’autore

Programmable Matter Copyright © 2021 di Fouad Sabry. Tutti i diritti riservati.

Tutti i diritti riservati. Nessuna parte di questo libro può essere riprodotta in qualsiasi forma o con qualsiasi mezzo elettronico o meccanico, compresi i sistemi di archiviazione e recupero delle informazioni, senza il permesso scritto dell'autore. L'unica eccezione è da parte di un revisore, che può citare brevi estratti in una recensione.

Copertina disegnata da Fouad Sabry.

Questo libro è un'opera di finzione. Nomi, personaggi, luoghi e incidenti sono prodotti dell'immaginazione dell'autore o sono usati fittiziamente. Qualsiasi somiglianza con persone reali, vive o morte, eventi o luoghi è del tutto casuale.

Bonus

Puoi inviare un'e-mail a [e-mail] con l'oggetto Materia programmabile: le persone evocheranno oggetti con la stessa facilità con cui ora riproduciamo musica o film, e riceverai un'e-mail che contiene i primi capitoli di questo libro.

Fouad Sabry

Visita il sito web di 1BK all'indirizzo

www.1BKOfficial.org

Prefazione

Perché ho scritto questo libro?

La storia della scrittura di questo libro è iniziata nel 1989, quando ero uno studente della Scuola Secondaria degli Studenti Avanzati.

È notevolmente simile alle scuole STEM (Scienza, Tecnologia, Ingegneria e Matematica), che sono ora disponibili in molti paesi avanzati.

STEM è un curriculum basato sull'idea di educare gli studenti in quattro discipline specifiche - scienza, tecnologia, ingegneria e matematica - in un approccio interdisciplinare e applicato. Questo termine è in genere usato per affrontare una politica educativa o una scelta di curriculum nelle scuole. Ha implicazioni per lo sviluppo della forza lavoro, le preoccupazioni per la sicurezza nazionale e la politica di immigrazione.

C'era una lezione settimanale in biblioteca, dove ogni studente è libero di scegliere qualsiasi libro e leggere per 1 ora. L'obiettivo della classe è quello di incoraggiare gli studenti a leggere materie diverse dal curriculum educativo.

In biblioteca, mentre guardavo i libri sugli scaffali, ho notato libri enormi, per un totale di 5.000 pagine in 5 parti. Il nome del libro è The Encyclopedia of Technology, che descrive tutto ciò che ci circonda,f rom zero assoluto ai semiconduttori, quasi ogni tecnologia, a quel tempo, è stata spiegata con illustrazioni colorate e parole semplici. Ho iniziato a leggere l'enciclopedia e, naturalmente, non sono stato in grado di finirla nella lezione settimanale di 1 ora.

Così, ho convinto mio padre a comprare l'enciclopedia. Mio padre ha comprato tutti gli strumenti tecnologici per me all'inizio della mia vita, il primo computer e la prima enciclopedia tecnologica, ed entrambi hanno un grande impatto su di me e sulla mia carriera.

Ho finito l'intera enciclopedia nelle stesse vacanze estive di quest'anno, e poi ho iniziato a vedere come funziona l'universo e come applicare quella conoscenza ai problemi quotidiani.

La mia passione per la tecnologia è iniziata più di 30 anni fa e ancora il viaggio continua.

Questo libro fa parte di The Encyclopedia of Emerging Technologies che è il mio tentativo di dare ai lettori la stessa straordinaria esperienza che ho avuto quando ero al liceo, ma invece delle tecnologie del²⁰ ° secolo, sono più interessatoalle tecnologie emergenti del 21° secolo, alle applicazioni e alle soluzioni industriali.

The Encyclopedia of Emerging Technologies sarà composta da 365 libri, ogni libro sarà incentrato su una singola tecnologia emergente. Puoi leggere l'elenco delle tecnologie emergenti e la loro categorizzazione per settore nella parte di Coming Soon, alla fine del libro.

365 libri per dare ai lettori la possibilità di aumentare le loro conoscenze su una singola tecnologia emergente ogni giorno nel corso di un anno.

Introduzione

Come ho scritto questo libro?

In ogni libro di The Encyclopedia of Emerging Technologies, sto cercando di ottenere intuizioni di ricerca istantanee e grezze, direttamente dalle menti delle persone, cercando di rispondere alle loro domande sulla tecnologia emergente.

Ci sono 3 miliardi di ricerche su Google ogni giorno e il 20% di queste non è mai stato visto prima. Sono come una linea diretta con i pensieri della gente.

A volte è Come faccio a rimuovere l'inceppamento della carta. Altre volte, sono le paure strazianti e le brame segrete che oserebbero solo condividere con Google.

Nella mia ricerca per scoprire una miniera d'oro non sfruttata di idee di contenuto su Materia programmabile, uso molti strumenti per ascoltare i dati di completamento automatico dai motori di ricerca come Google, quindi tira fuori rapidamente ogni frase e domanda utile, le persone stanno chiedendo intorno alla parola chiave Materia programmabile.

È una miniera d'oro di intuizioni delle persone, che posso usare per creare contenuti, prodotti e servizi freschi e ultra-utili. Le persone gentili, come te, vogliono davvero.

Le ricerche di persone sono il set di dati più importante mai raccolto sulla psiche umana. Pertanto, questo libro è un prodotto live, e costantemente aggiornato da sempre più risposte a nuove domande sulla Materia Programmabile, poste da persone, proprio come te e me, che si interrogano su questa nuova tecnologia emergente e vorrebbero saperne di più su di essa.

L'approccio per scrivere questo libro è quello di ottenere un livello più profondo di comprensione di come le persone cercano intorno a Materia programmabile, rivelando domande e domande che non penserei necessariamente dalla cima della mia testa, e rispondendo a queste domande in parole super facili e digeribili, e di navigare nel libro in modo semplice.

Quindi, quando si tratta di scrivere questo libro, mi sono assicurato che sia il più ottimizzato e mirato possibile. Lo scopo di questo libro è aiutare le persone a comprendere ulteriormente e far crescere la loro conoscenza della Materia Programmabile. Sto cercando di rispondere alle domande delle persone il più vicino possibile e mostrando molto di più.

È un modo fantastico e bello per esplorare domande e problemi che i popoli hanno e rispondere direttamente, e aggiungere intuizione, convalida e creatività al contenuto del libro - anche presentazioni e proposte. Il libro scopre aree ricche, meno affollate e talvolta sorprendenti della domanda di ricerca che altrimenti non raggiungerei. Non c'è dubbio che, si prevede di aumentare la conoscenza delle menti dei potenziali lettori, dopo aver letto il libro utilizzando questo approccio.

Ho applicato un approccio unico per rendere il contenuto di questo libro sempre fresco. Questo approccio dipende dall'ascolto delle menti delle persone, utilizzando gli strumenti di ascolto della ricerca. Questo approccio mi ha aiutato a:

Incontra i lettori esattamente dove si trovano, in modo da poter creare contenuti pertinenti che colpiscano un accordo e portino a una maggiore comprensione dell'argomento.

Tieni il dito saldamente sul polso, in modo da poter ricevere aggiornamenti quando le persone parlano di questa tecnologia emergente in modi nuovi e monitorare le tendenze nel tempo.

Scopri tesori nascosti di domande hai bisogno di risposte sulla tecnologia emergente per scoprire intuizioni inaspettate e nicchie nascoste che aumentano la pertinenza del contenuto e gli danno un vantaggio vincente.

Smetti di perdere tempo in gutfeel e congetture sul contenuto desiderato dai lettori e riempi il contenuto del libro con ciò di cui le persone hanno bisogno e dì addio alle infinite idee di contenuto basate su speculazioni.

Prendi decisioni solide e prendi meno rischi, per ottenere posti in prima fila su ciò che le persone vogliono leggere e vogliono sapere - in tempo reale - e utilizzare i dati di ricerca per prendere decisioni audaci, su quali argomenti includere e quali argomenti escludere.

Semplifica la produzione dei miei contenuti per identificare le idee di contenuto senza dover setacciare manualmente le singole opinioni per risparmiare giorni e persino settimane di tempo.

È meraviglioso aiutare le persone ad aumentare le loro conoscenze in modo diretto semplicemente rispondendo alle loro domande.

Penso che l'approccio di scrittura di questo libro sia unico in quanto raccoglie e tiene traccia delle domande importanti poste dai lettori sui motori di ricerca.

Riconoscimenti

Scrivere un libro è più difficile di quanto pensassi e più gratificante di quanto avrei mai potuto immaginare. Niente di tutto questo sarebbe stato possibile senza il lavoro svolto da prestigiosi ricercatori, e vorrei riconoscere i loro sforzi per aumentare la conoscenza del pubblico su questa tecnologia emergente.

Dedica

Per gli illuminati, quelli che vedono le cose in modo diverso, e vogliono che il mondo sia migliore - non amano lo status quo o lo stato esistente. Puoi essere troppo in disaccordo con loro, e puoi discutere con loro ancora di più, ma non puoi ignorarli, e non puoi sottovalutarli, perché cambiano sempre le cose ... spingono la razza umana in avanti, e mentre alcuni possono vederli come pazzi o dilettanti, altri vedono genio e innovatori, perché quelli che sono abbastanza illuminati da pensare di poter cambiare il mondo, sono quelli che lo fanno, e conducono le persone all'illuminazione.

Epigrafe

La materia programmabile è materia che ha la capacità di cambiare le sue proprietà fisiche in modo programmabile, in base all'input dell'utente o al rilevamento autonomo. La materia programmabile è quindi legata al concetto di un materiale che ha intrinsecamente la capacità di eseguire l'elaborazione delle informazioni.

Sommario

Materia programmabile

Altri libri dell'autore

Serie dell'Autore

Materia programmabile

Diritto d’autore

Bonus

Prefazione

Introduzione

Riconoscimenti

Dedica

Epigrafe

Sommario

Capitolo 1: Materia programmabile

Capitolo 2: Metamateriale

Capitolo 3: Magnete elettropermanente

Capitolo 4: Robot modulare auto-riconfigurante

Capitolo 5: Claytronics

Capitolo 6: Automa cellulare

Capitolo 7: Pozzo quantistico

Capitolo 8: Biologia sintetica

Epilogo

Informazioni sull'autore

Prossimamente

Appendici: Tecnologie emergenti in ogni settore

Capitolo 1: Materia programmabile

La materia programmabile è definita come materia che può modificare le sue proprietà fisiche (come forma, densità, moduli, conducibilità, proprietà ottiche e così via) in modo programmabile in risposta all'input dell'utente o al rilevamento autonomo. Pertanto, la materia programmabile è associata al concetto di una sostanza che ha la capacità di eseguire l'elaborazione delle informazioni in modo innato.

Storia

Toffoli e Margolus hanno creato la frase materia programmabile nel 1991 per descrivere un insieme di unità di computer a grana fine schierate nello spazio. Il loro studio offre un substrato di calcolo costituito da nodi di calcolo a grana fine sparsi nello spazio che comunicano solo attraverso interazioni vicine più vicine. La materia programmabile, in questo contesto, si riferisce a modelli computazionali paragonabili agli automi cellulari e agli automi gassosi reticolari. L'architettura CAM-8 è un esempio dell'implementazione hardware di questo modello. In alcune forme di tecnologia delle macchine autoreplicanti, questa funzione è anche nota come aree di riferimento digitali (DRA).

C'è stata una notevole quantità di lavoro in robot modulari riconfigurabili con una mentalità paragonabile alla materia programmabile nei primi anni 1990.

Con l'avanzare della tecnologia dei semiconduttori, della nanotecnologia e della tecnologia delle macchine autoreplicanti, il termine materia programmabile si è evoluto per riflettere il fatto che è possibile costruire un insieme di elementi che possono essere programmati per cambiare le loro proprietà fisiche nella realtà, piuttosto che solo nella simulazione. Di conseguenza, il termine materia programmabile è venuto a riferirsi a qualsiasi sostanza sfusa che può essere programmata per modificare le sue proprietà fisiche.

Wil McCarthy e G. Snyder hanno coniato il nome pietra di pozzoquantistica(o semplicemente pietra dipozzo) per caratterizzare questo tipo speculativo ma probabile di materia programmabile nell'estate del 1998, durante una conversazione sugli atomi artificiali e la materia programmabile. McCarthy ha usato la frase nei suoi scritti.

Seth Goldstein e Todd Mowry hanno fondato il progetto claytronics della Carnegie Mellon University nel 2002 per esaminare le tecniche hardware e software sottostanti necessarie per attualizzare la materia programmabile.

Il gruppo DARPA Information Science and Technology (ISAT) ha studiato le possibilità della materia programmabile nel 2004. Ciò ha portato allo studio 2005-2006 Realizing Programmable Matter, che ha delineato un approccio pluriennale per la ricerca e lo sviluppo di materia programmabile.

Nel 2007 sono stati emessi una sollecitazione di ricerca DARPA e un successivo programma su materia programmabile.

Approcci

File:Adaptnetic Structures.webm

Una materia programmabile che è semplicenel senso che l'elemento programmabile è esterno al materiale stesso. Fluido non newtoniano magnetizzato, producendo colonne di supporto che resistono a urti e pressioni improvvise.

Secondo una scuola di pensiero, la programmazione potrebbe avvenire al di fuori del materiale ed essere realizzata attraverso l'applicazione di luce, tensione, campi elettrici o magnetici, ecc. (McCarthy, 2006) Un display a cristalli liquidi, ad esempio, è un tipo di materia programmabile. Una seconda scuola di pensiero sostiene che le singole unità dell'insieme possono calcolare e che la conseguenza del loro calcolo è un cambiamento negli attributi fisici dell'insieme. Claytronics è un esempio di questa forma più ambiziosa di materiali programmabili.

Ci sono state numerose proposte per implementazioni programmabili. La scala è una distinzione fondamentale tra vari tipi di materia programmabile. A un'estremità dello spettro, la robotica modulare riconfigurabile propone una sorta di materia programmabile con singole unità nell'intervallo centimetrico. Ci sono una pletora di possibili basi per la materia programmabile all'estremità nanometrica dello spettro, che vanno dalle molecole che cambiano forma ai punti quantici. In effetti, i punti quantici sono spesso indicati come atomi artificiali. Le unità basate su MEMS, le celle realizzate utilizzando la biologia sintetica e il concetto di nebbia di utilità sono tutti casi nell'intervallo da micrometro a submillimetro.

I materiali robotici, che combinano le caratteristiche strutturali di un composito con le affordance offerte da una stretta integrazione di sensori, attuatori, calcolo e comunicazione, sono un sottogruppo chiave della materia programmabile.

Esempi

Ci sono numerose interpretazioni diverse della materia programmabile, e quindi molte diverse linee di indagine che usano il termine. Di seguito sono riportate alcune istanze specifiche di materia programmabile.

Semplice

Si tratta di materiali che possono modificare le loro proprietà in base a un input, ma non sono in grado di eseguire calcoli complicati da soli.

Fluidi complessi

Le proprietà fisiche di alcuni fluidi complessi, come i cristalli liquidi, possono essere alterate aggiungendo una corrente o una tensione.

Metamateriali

I metamateriali sono compositi artificiali che possono essere programmati per reagire in modi inaspettati. Un esempio prodotto da David Smith, in seguito da John Pendry e David Schuri, è di un materiale il cui indice di rifrazione può essere modificato in modo che abbia un diverso indice di rifrazione in diversi siti all'interno del materiale. Ciò potrebbe comportare un mantello di invisibilità se calibrato correttamente.

Bergamini et al. danno un altro altro esempio di metamateriale -meccanico- programmabile. Una banda passante all'interno del bandgap fononico viene aggiunta qui utilizzando la rigidità variabile degli elementi piezoelettrici che collegano i mozziconi di alluminio alla piastra di alluminio per generare un cristallo fononico, come hanno fatto Wu et al. Sopra gli induttori sintetici, gli elementi piezoelettrici vengono deviati a terra. I componenti piezoelettrici mostrano una rigidità vicina allo zero attorno alla frequenza di risonanza del circuito LC prodotta dal piezoelettrico e dagli induttori, rimuovendo così gli stub dalla piastra. Questo è un