Terminaattorista tulee totta
Kim Leidenius
Terminaattorista tulee totta
Elokuvassa tappajarobotti rakentui elävästä nestemetallista. Tulevaisuuden nanotekniikka voi tehdä tästäkin scifistä todellisuutta.
Tähän asti muotoaan muuttavia laitteita on rakennettu muistimetalleista. Niillä on kuitenkin merkittäviä rajoituksia, joten tutkijat ovat etsineet muita vaihtoehtoja.
Vuosikymmenen vaihteessa esiteltiin kämmenen kokoisia kuutioita, joissa oli mekaaninen kiinnitys ja moottoroitu nivel. Kytkemällä kuutioita peräkkäin ja ohjaamalla niveliä ketjut saatiin liikkumaan madon tavoin.
Uusimmassa versiossa kukin moduuli liikkuu itsenäisesti ja mekaaninen kytkentä on väistynyt magneettisen tieltä. Kuutiot kytkeytyvät toisiinsa vähintään neljältä sivulta ja voivat muodostaa kolmiulotteisia rakenteita. Lisäksi älyä ja antureita on piiritekniikan kehittymisen vuoksi tullut rutkasti lisää.
Laitteiden rakentaminen identtisistä robottimoduuleista tuo massatuotannon edut räätälöidyille tuotteille, ja suuret valmistuserät laskevat hintaa. Laite, jonka kaikki osat ovat samanlaisia, on myös entistä edullisempi huoltaa.
Robottimoduuleja on tutkittu jo kaksi vuosikymmentä, mutta aivan viime aikoihin asti lopputulokset ovat olleet hitaasti liikkuvia ja huteria.
Kone menee mutkalle
Yhdysvaltalaisen Darpan rahoittama tutkijaryhmä pyrkii kehittämään armeijalle robotin, joka koostuu pienistä itsenäisistä moduuleista. Esimerkiksi kotirobotteja valmistava Irobot sai 1,7 miljoonan euroa suunnitellakseen taistelukentille robotin, joka pystyy ryömimään sisään pienistä aukoista muotoaan muuttamalla.
Toinen ryhmä yrittää valmistaa ohjelmoitavaa materiaa, jonka legopalikan kokoiset yksiköt voivat itsenäisesti ottaa kulloiseenkin tehtävään sopivan muodon. Kun tekniikka kehittyy, moduulit voidaan kutistaa millimetrikokoon. Lopulta tuloksena on eräänlaista älykästä hiekkaa, joka kykenee muotoutumaan vaikkapa automaattisesti lentonopeuteen sopeutuvaksi lentokoneen siiveksi.
Yksittäiset moduulit pystyvät paitsi muodostamaan erilaisia rakenteita myös jakamaan tietoa ja energiaa toisilleen. Ne ovat myös riittävän älykkäitä voidakseen reagoida ympäristöön lähes elävien organismien tavoin. Tämä edellyttää, että jokaisella moduulilla on oma moottori, prosessori sekä ohjattava magneetti, jolla se voi kiinnittyä naapureihinsa.
Hila välittää käskyt
Pennsylvanian yliopiston tutkijat ovat esitelleet 15 moduulista koostuvan kävelevän robotin, joka hajoamisen jälkeen kokoaa itsensä uudelleen ja nousee takaisin jaloilleen. Tutkijoiden mukaan ohjausjärjestelmä mahdollistaisi jopa tuhannen moduulin kokonaisuudet, mutta varsinkin ketjumaisissa malleissa kaikkien ohjaussignaalien kuljettaminen koko ketjun läpi on hankalaa.
Tietoyhteyksien leventämiseen on löytynyt ratkaisu kolmiulotteisesta kidehilasta. Se tarjoaa rinnakkaiset siirtotiet ohjauskäskyille, jolloin eri osat voivat liikkua täsmälleen yht'aikaisesti. Hilan säännöllisyys helpottaa myös liikkeiden mallintamista tietokoneella.
MIT:ssa selvitetään toisenlaista tapaa tuottaa muotoja. Robotit kootaan suureen hilaan, josta sitten aletaan pudottaa paloja pois, kunnes saavutetaan haluttu muoto. Tämä on helpompaa kuin antaa osien etsiä itse paikkansa.
Määrättyyn paikkaan hakeutuminen toimii pienillä moduulimäärillä, mutta kun rakenteessa on miljoonia osia, kuluisi liikaa aikaa siihen, että moduulit löytäisivät oman paikkansa. Siksi osien on pystyttävä sopeutumaan elävien solujen tapaan siihen kohtaan, mihin ne sattuvat ajautumaan. Proteiinien ja rakenteiden ohjelmoiminen onkin tutkijoiden mukaan hyvin samankaltaista.
Robotti kutistuu sirulle
Mikropiirien valmistustekniikan hallitseva Intel pyrkii valmistamaan catomeiksi (claytronics atom) kutsumiaan nanorobottimoduuleja parhaiten hallitsemallaan massatuotantotekniikalla. Yhtiön Israelin tutkimuslaitoksessa on kehitetty puolijohteiden valmistustekniikkaa siten, että sillä voidaan tuottaa kolmiulotteisia muotoja.
Tavoitteena on yltää pyöreään muotoon, mutta prototyypit ovat toistaiseksi sylinterimäisiä ja niillä voi synnyttää ainoastaan kaksiulotteisia rakenteita. Sylintereissä on kehällä useita magneetteja, joilla ne voivat kytkeytyä toisiinsa tai liikkua rullaamalla toisiaan vasten. Magneetit toimivat myös voimantuottajina, kun koko rakenne liikkuu.
Koelaitoksessa on onnistuttu valmistamaan piidioksidista kalotteja, joiden koko on millimetrin kymmenesosa.
Nykyaikaisella puolijohdetekniikalla tähän kokoon voidaan jo pakata paljon älyä. Jopa jotkut Intelin uusimmista suorittimista mahtuisivat tuohon tilaan.
Miljoonasta tällaisesta moduulista kootussa esineessä yksittäiset moduulit eivät enää erotu toisistaan, vaan ihminen näkee niissä muodon aivan kuten tietokoneen näytössä pikselit muodostavat kuvan.
Intel uskoo pääsevänsä catomien tuotantoon jo muutamien vuosien kuluttua. Ensimmäisiä catomeista rakennettuja laitteita ovat luultavasti kolmiulotteiset näytöt mallinnustarkoituksiin.
Tulevaisuudessa esimerkiksi kannettavat laitteet voivat kulkea käyttäjänsä tiiviinä muutaman miljoonan catomin rannekkeena, joka osaa tarpeen mukaan muotoutua puhelimeksi, teräväpiirtoiseksi näytöksi tai vaikkapa näppäimistöksi.
Sen jälkeen ovat vuorossa vaatteet, jotka rakennettaan ja toimintaansa muuttamalla pitävät saman lämpötilan paukkupakkasessa ja auringonpaahteessa.
Lehti saa sähköisen kannen
Esquire-lehti toteuttaa lokakuun juhlanumeronsa kannen elektronisella paperilla. Lehdestä tehdään kaksi versiota, joista sähkökantinen dollarin kalliimpi. Kannessa on vaihtuva kollaasi tulevaisuuden kuvia ja sisäkannessa on elävä mainos Fordin Flex -autosta.
Suurin haaste oli saada kaksi prosessoria ja kuusi paristoa mahtuman kannen rakenteisiin. Paristoille on luvattu kolmen kuukauden käyttöikä. Värinäyttö on Einkin valmistama.
Esquire aikoo käyttää elektronista paperia kannessa seuraavan kerran jo ensi keväänä. Lehden päätoimittaja uskoo, että muutaman vuoden kuluttua myös osa jutuista toteutetaan sähköiselle paperille, ja niiden sisältöä voidaan päivittää matkapuhelinverkon kautta.
Rotanaivoinen robotti
Englantilaiset Readingin yliopiston tutkijat ovat rakentaneet robotin, jota ohjaavat rotan aivoista eristetyt elävät neuronit.
Aivosolut hakevan tutkijoiden mukaan luonnostaan tekemistä. Ne muodostavat jatkuvasti uusia yhteyksiä keskenään. Näin tehdessään ne lähettävät toisilleen sähköisiä signaaleja samaan tapaan kuin elävässä olennossa. Toiminnan syntymiseen kuluu noin viisi päivää.
300 000 neuronia ovat maljassa ravintoliuoksessa. Samassa astiassa on 80 elektrodin verkko, joka seuraa neuronien toimintaa ja kiihdyttää niitä pienillä sähköpulsseilla.
Joskus pulsseilla saatava vaste on säännöllinen, jolloin sitä voidaan käyttää robotin ohjaukseen. Kun neuroneja kiihdytetään esimerkiksi lähestymisanturin signaalilla, onnistuu robotti väistämään seinän neljä kertaa viidestä.
Robotin opettaminen on kuin eläimen opettamista. Tutkijoiden tavoitteena on löytää uusia keinoja Parkinsonin taudin ja epilepsian hoitoon.
Langaton anturi ilman sähköä
VTT:n kehittää autoihin langattomia anturiratkaisuja, jotka käyttävät niin vähän energiaa, että ne voidaan asentaa haluttuun paikkaan ilman tehonsyöttö- tai signaalikaapelointia. Moduuli saa energiansa joko sisäisestä energianlähteestä, paristosta tai energia tehdään esimerkiksi asennuspaikan liikkeestä tai tärinästä.
Tehonkulutus on niin pieni, että anturin moduuli toimii useita vuosia. Kehitystyön tavoitteena on, että moduuli toimii ilman paristonvaihtoja järjestelmän koko eliniän.
