Universidade de Amsterdã está brincando de Deus: eles têm um metamaterial que evolui e se move sozinho

Os metamateriais são fascinantes. Combinando física, química e engenharia, além de fazer pequenas variações na composição ou estrutura de um material, podemos alterar completamente suas propriedades. Podemos criar de tudo, desde armaduras leves mais resistentes que uma chapa de aço com vários centímetros de espessura até outros materiais que ganham vida e mudam de forma à vontade.

E foi exatamente isso que fizeram na Universidade de Amsterdã.

"Learn" e "leren" significam "aprender" em inglês e alemão

O centro publicou um artigo na revista Nature intitulado "Metamateriais que aprendem a mudar de forma", no qual mostram como materiais vermiformes confundem a fronteira entre objetos e sistemas vivos. Cada unidade é conectada ao seguinte por uma dobradiça motorizada com um microcontrolador. Esse microcontrolador mede parâmetros como rotação e movimentos anteriores, armazenando-os em uma espécie de memória, e pode enviar informações para as dobradiças vizinhas.

Dependendo das informações enviadas, as outras dobradiças ajustam sua rigidez e posição, permitindo que cada segmento "aprenda" novas formas sem a necessidade de um computador para controlar tudo. A chave aqui é "aprendizado".

Treinamento

As formas e posturas que assumem não são resultado do acaso, mas sim do trabalho de pesquisadores que enviam impulsos para organizar os segmentos na configuração desejada. Através de diferentes estágios desse treinamento, os microcontroladores atualizam e otimizam seus comandos até que a cadeia "entenda" que deve adotar uma postura específica quando um determinado estímulo é enviado.

Elas podem esquecer formas antigas, reter as recentes e, como dissemos, aprender novas, além de alternar entre essas formas. O mais interessante de tudo isso é que elas podem desenvolver a capacidade de agarrar objetos ou se mover. Os próprios pesquisadores se referem a isso como "evolução", observando que "uma vez que o sistema começa a aprender, as possibilidades de quando ele vai parar parecem quase ilimitadas".

Futuro

Isso não surgiu do nada. Pesquisadores do Instituto de Física destacam que a pesquisa atual se baseia em descobertas anteriores, nas quais objetos já eram capazes de rolar, rastejar e se mover autonomamente em diferentes terrenos. A diferença é que, naquela época, esses movimentos eram aleatórios, enquanto os novos metamateriais podem aprender e memorizar comportamentos.

O objetivo futuro é tornar esse comportamento dependente do tempo de aprendizado, em vez de mudanças em uma forma estática. A equipe observa que, por exemplo, busca "permitir que os metamateriais aprendam diferentes formas de locomoção, como rastejar ou rolar, dependendo dos estímulos ambientais. Também planejamos investigar os chamados cenários estocásticos, nos quais o aprendizado ocorre em meio a ruído e incerteza". Nesses casos, o sistema se adaptaria probabilisticamente, em vez de deterministicamente, melhorando a robustez e a flexibilidade em ambientes complexos.

Além do laboratório

Após a explicação da equipe, talvez o aspecto mais desafiador seja imaginar os cenários em que isso poderá ser aplicado. Uma das aplicações mencionadas é a dos robôs flexíveis, que substituem a rigidez e a forma dos robôs convencionais por uma estrutura adaptativa que pode ter aplicações nas indústrias médica e aeroespacial. Mencionam também dispositivos programáveis ​​que modulam em tempo real e se "reprogramam" de acordo com a situação.

Mas, na verdade, as possibilidades dos metamateriais parecem infinitas, como destacou o Instituto de Física. Ao explorar essas características estruturais dos materiais, eles podem ser usados ​​como blindagem, isolamento, em estruturas de edifícios localizadas em áreas de alta atividade sísmica para redirecionar a energia recebida, na criação de lentes para fotônica avançada, em sensores ou como camuflagem ativa em veículos.

Imagens | Instituto de Física da Universidade de Amsterdã