موضوع مقاله: ماده قابل برنامه‌ریزی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ماده قابل برنامه‌ریزی | مقدمه: ماده قابل برنامه‌ریزی مادهای است که توانایی تغییر خواص فیزیکی خود (همچون شکل، چگالی، مدول، هدایت، خواص نوری، و غیره) را در یک روش برنامه ریزی، بر اساس ورودی کاربر یا سنجش مستقل دارد؛ بنابراین، ماده قابل برنامه ریزی مفهومی مشابه به ماده ای که ذاتاً دارای توانایی انجام پردازش اطلاعات است را دارد. | ## بخش 1: ماده قابل برنامه‌ریزی | مقاله آنها یک بستر محاسباتی را بیان می‌کند که از گره‌های محاسباتی ریزدانه ای پخش شده در فضا به وجود آمده‌است که این‌ها تنها با نزدیک‌ترین همسایه‌های خود تعامل دارند. در این زمینه، ماده قابل برنامه ریزی به مدلهای محاسبه شده شبیه به اتوماسیون سلولی و اتوماسیون شبکه ای گازی اشاره دارد. همچنین این عملکرد در برخی از انواع علم ماشین‌سازی خود تکرار به اسم «ناحیه‌های مرجع دیجیتالی» (DRA) شناخته می‌شود. در اوایل دهه ۱۹۹۰، مقدار قابل توجهی کار در رباتیک قابل تنظیم مجدد با فلسفه ای شبیه به ماده قابل برنامه ریزی وجود داشت. همان‌طور که فناوری نیمه هادی، فناوری نانو و فناوری دستگاه خودجایگزین پیشرفت کرده‌اند، استفاده از اصطلاح ماده قابل برنامه ریزی تغییر کرده‌است تا بازتاب این واقعیت باشد که مجموعه ای از عناصر را می‌توان ساخت که در واقعیت قابلیت دارند برای تغییر خصوصیات فیزیکی خود «برنامه ریزی» شوند، نه فقط در شبیه‌سازی. پس می‌توان گفت، ماده قابل برنامه ریزی به معنای «هر ماده حجمی است که قابلیت برنامه ریزی برای تغییر خصوصیات فیزیکی خود را دارد» است. در ۲۰۰۲، ست گلدشتاین و تاد موری پروژه claytronics را در دانشگاه کارنگی ملون شروع کردتد تا مکانیسم‌های اساسی سخت‌افزاری و نرم‌افزاری لازم برای درک ماده قابل برنامه ریزی را بررسی کنند. در ۲۰۰۴، گروه علوم و فناوری اطلاعات دارپا (ISAT) پتانسیل ماده قابل برنامه ریزی را بازرسی کرد.نتیجه این موضوع در ۲۰۰۶–۲۰۰۵ مطالعه «تحقق ماده قابل برنامه ریزی» شد، که یک برنامه چند ساله برای تحقیق و توسعه ماده قابل برنامه ریزی طرح کرده‌است. مایع غیر نیوتنی مغناطیس، ستون‌های پشتیبانی را تشکیل می‌دهد که در برابر ضربه و فشار ناگهانی مقاومت می‌کنند. در یک نگرش، از دید ماده، برنامه ریزی می‌تواند بیرونی باشد و ممکن است با استفاده از «کاربرد نور، ولتاژ، برق یا مغناطیسی و غیره» حاصل شود. نگرش دوم این است که واحدهای انفرادی گروه می‌توانند محاسبه کنند و نتیجه محاسبه آنها در خصوصیات فیزیکی جمع تغییر ایجاد می‌کند. در یک انتهای طیف ماژولار روباتیک قابل تنظیم مجدد، نوعی ماده قابل برنامه ریزی را دنبال می‌کند که واحدهای جداگانه در محدوده اندازه سانتیمتر باشند.Research در انتهای طیف و در مقیاس نانو، تعداد عظیمی از اصول مختلف برای ماده قابل برنامه ریزی وجود دارد، از مولکولهای تغییر شکل دهنده گرفته تا نقاط کوانتومی. در مقیاس میکرومتر تا دامته کمتر از میلی‌متر مثال‌های شامل واحدهای مبتنی بر MEMS، از سلول‌های تشکیل شده از زیست‌شناسی مصنوعی و همچنین از مفهوم مه نرم استفاده می‌کنند. یک زیر گروه مهم از مواد قابل برنامه ریزی مواد رباتیک هستند، که ترکیب جنبه‌های ساختاری یک کامپوزیت مرکب با کاربردهای ارائه شده توسط اختلاط محکم حسگرها، محرک‌ها، محاسبات و ارتباطات،M. | ## بخش 2: ماده قابل برنامه‌ریزی | مثال‌ها مفاهیم زیادی در مورد ماده قابل برنامه ریزی وجود دارد، بنابراین بسیاری از راه‌های مجزای تحقیق از نامگذاری جدا استفاده می‌کنند. ساده این دسته شامل موادی هستند که می‌توانند براساس برخی از ورودی‌ها ویژگی‌های خود را تغییر دهند، اما به تنهایی توانایی انجام محاسبات پیچیده را ندارند. مایعات پیچیده با استفاده از یک جریان یا ولتاژ، می‌توان ویژگی‌های فیزیکی چندین مایع پیچیده را تغییر داد، همان‌طور که در مورد کریستال‌های مایع وجود دارد. فرامواد فرامواد کامپوزیت‌های مصنوعی هستند که می‌توان آن‌ها را کنترل کرد تا واکنش‌هایی نشان دهند که در طبیعت و در حالت عادی رخ نمی‌دهد. یک نمونه که توسط دیوید اسمیت و سپس توسط جان پندری و دیوید شوری ارائه شده‌است از ماده ای است که می‌تواند ضریب شکست خودش را تنظیم کند یه طوری که نقاط مختلف ماده دارای ضرایب شکست متفاوتی باشد. نمونه دیگری از فراماده قابل برنامه ریزی مکانیکی توسط برگامینی و همکارانش ارائه شده‌است. در اطراف فرکانس رزونانس مدار LC که توسط پیزوالکتریک و سلفها تشکیل شده‌است، عناصر پیزو الکتریک تقریباً سختی صفر را نشان می‌دهند، بدین ترتیب از صفحه جدا می‌شوند. مولکولهای تغییر شکل یک قسمت بسیار فعال تحقیقات در مولکول‌هایی است که می‌توانند در پاسخ به محرک خارجی، شکل و همچنین سایر ویژگی‌های خود را تغییر دهند. این مولکول‌ها را می‌توان به صورت جداگانه یا به‌طور انبوه برای شکل‌دادن انواع جدیدی از مواد استفاده کرد. به عنوان مثال، گروه فراسر استودارت در UCLA در حال تولید مولکول‌هایی است که می‌توانند خصوصیات الکتریکی خودشان را تغییر دهند. آهنرباهای الکترومغناطیسی آهنربای الکترومغناطیسی نوعی آهنربا است که هم از مواد الکترومغناطیس و هم از یک آهنربای دائمی دو قطبی تشکیل شده‌است، که در آن از میدان مغناطیسی تولید شده توسط الکترومغناطیس برای تغییر خاصیت مغناطیسی آهنربای دائمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. آهنربای دائمی از مواد مغناطیسی سخت و نرم تشکیل شده‌است که فقط مواد دارای خاصیت مغناطیسی نرم قابلیت تغییر خاصیت آهنربایی آن را دارند. هنگامی که مواد مغناطیسی نرم و سخت دارای مغناطیس مخالف هم دیگر هستند، آهنربا هیچ میدان خالصی ندارد و زمانی که دارای مغناطیس موافق هم شوند، آهنربا رفتار مغناطیسی را بروز می‌دهد. آنها این موقعیت را قراهم می‌کنند تا آهنرباهای دائمی قابل کنترل ایجاد شود که در آن‌ها اثر مغناطیسی بدون نیاز به تأمین مداوم انرژی الکتریکی حفظ شود. | ## بخش 3: ماده قابل برنامه‌ریزی | به همین دلایل، آهنرباهای الکترومغناطیسی اجزای اساسی مطالعات تحقیقاتی با هدف رسیدن به آهنرباهای قابل برنامه ریزی هستند که می‌توانند سازه‌هایی با قابلیت ساختن خودشان به وجود آورند. رویکردهای مبتنی بر روباتیک رباتیک ماژولار خود تنظیم شونده رباتیک ماژولار خود تنظیم شونده (SRCMR)، گرایشی از رباتیک است که در آن گروهی از ماژول‌های اصلی ربات با هم فعالیت می‌کنند تا به صورت پویا اشکال را ساخته و رفتارهای مناسبی را برای بسیاری از امور، شبیه به مواد قابل برنامه ریزی به وجود آورند. SRCMR قصد دارد با معرفی بسیاری از امکانات جدید، پیشرفت قابل توجهی را در بسیاری از اشیا و سیستم‌ها ایجاد کند. مهمترین این امکانات انعطاف‌پذیری غیر قابل باور است که از توانایی تغییر ساختار فیزیکی و رفتار یک راه حل با تغییر نرم‌افزاری که ماژول‌ها را کنترل می‌کند ناشی می‌شود. امکان ترمیم خودکار با تعویض اتوماتیک یک ماژول شکسته، راه حل SRCMR را فوق‌العاده مقاوم می‌کند. با استفاده مجدد از ماژولهای مشابه در بسیاری از راه حلهای مختلف، باعث کاهش تأثیر محیط می‌شود. این catomsها رایانه‌های زیر میلیمتر خواهند بود که در نهایت امکان جابجایی، برقراری ارتباط با رایانه‌های دیگر، تغییر رنگ و به صورت الکترواستاتیک به سایر گربه‌ها متصل می‌شوند تا شکل‌های مختلفی ایجاد کنند. اتوماسیون سلولی اتوماسیون سلولی یک مفهوم مفید برای انتزاع برخی از مفاهیم واحدهای جدا از هم در تعامل برای ارائه یک واکنش مطلوب است. چاه‌های کوانتومی چاه‌های کوانتومی می‌توانند یک یا چند الکترون را در خود نگه دارند. این الکترونها همچون اتمهای مصنوعی رفتار می‌کنند که مشابه اتمهای واقعی می‌توانند پیوندهای کووالانسی تشکیل دهند، اما اینها بسیار ضعیف هستند. زیست‌شناسی مصنوعی زمینه ای از زیست‌شناسی است که تلاش آن برای مهندسی سلول‌ها با «عملکردهای بیولوژیکی نوین» است. این سلول‌ها معمولاً برای ساخت سیستم‌های بزرگتر (مثلاً، بیوفیلم‌ها) استفاده می‌شوند که می‌توانند با کمک شبکه‌های ژن مصنوعی مانند سوئیچ‌های اهرمی ژنتیکی، برای «تغییر رنگ خود، شکل خود و غیره» برنامه ریزی شوند. | ## جمع‌بندی | این رویکردهای bioinspired برای تولید مواد، با استفاده کردن از مواد بیوفیلم باکتریایی که خود را سر هم می‌کنند، می‌تواند برای کارهای خاصی از جمله چسبندگی زیر لایه، قالب نانوذرات و عدم تحرک پروتئین برنامه ریزی شود، نشان داده شده‌است.