İmalat ve malzeme teknolojilerinin bütünleşmesi: programlanabilir madde
The integration of manufacturing and material technologies: Programmable matter
Yazar: TAYLAN KILIÇ
Danışman: PROF. DR. MERYEM BİRGÜL ÇOLAKOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilişim Ana Bilim Dalı / Mimari Tasarımda Bilişim Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology
Dizin: Malzeme bilimi = Material science ; Yeni teknolojiler = New technologies ; Üretim teknolojisi = Production technology ; İleri üretim teknolojisi = Advanced production technology

Özet:
Programlanabilir madde (PM) kavramı, çevre şartlarındaki ve/veya kullanıcı taleplerindeki değişimleri birer etki olarak algılayabilme ve bu etkilere tepki olarak biçimsel ve/veya işlevsel özelliklerini tamamen bağımsız bir şekilde değiştirebilme yeteneğine sahip olan maddeleri ifade etmektedir. Söz konusu biçimsel ve/veya işlevsel değişimler, madde bünyesindeki programlanma doğrultusunda şekil, yoğunluk, iletkenlik ve optik özelliklerde değişim gibi maddenin fiziksel ve/veya kimyasal yapısıyla ilişkili birçok farklı biçimde gerçekleşebilir. Programlanabilir madde sahip olduğu bu özellikleri sebebiyle, tanımlı fiziksel nesnelere kendiliğinden dönüşebilen ve dolayısıyla bilgi işleme yeteneğine sahip bir malzeme kavramı ile ilişkilendirilir. 
Etki-tepki prensibi doğrultusunda özerk olarak değişip dönüşebilen maddelerin üretimi ve kullanımını ifade etmesiyle programlanabilir maddenin fiziksel nesne ve çevrelerin meydana getirilme biçimini tamamen değiştireceği ve dolayısıyla gelecekte yeni bir fiziksel üretim sürecini meydana getireceği öngörülmektedir. Yaygın olarak sentetik gerçeklik ismiyle ifade edilen bu yeni fiziksel gerçeklik, bünyesinde barındırdığı imalat bilgisi yani programlanma doğrultusunda kendiliğinden değişebilen ve dönüşebilen maddelerin meydana getireceği fiziksel bir üretim ortamını yansıtmaktadır. Bahsi geçen bu fiziksel üretim ortamında programlanabilir maddenin, dışarıdan herhangi bir kuvvet ve/veya enerji yardımına gereksinim duymadan kendiliğinden sonuç ürünü meydana getirebilecek bir hammadde haline gelmesi ve mevcut üretim yöntemlerinden farklı böyle bir üretim geleceğinde, nesnenin üretim tesisinin nesneyi meydana getiren maddenin bünyesinde mevcut olması söz konusudur. Bu bağlamda programlanabilir madde kavramı, enerji ve hareket hassasiyetinde kazanç sağlamak için insandan bağımsızlaşma yönünde gelişen bir imalat teknolojileri ile çevresel değişimlere dinamik tepkiler verebilecek şekilde gelişen bir malzeme teknolojilerinin etkileşimi sonucunda ortaya çıkmıştır.
Bağımsız ve fiziksel bir madde kümesini kontrol edebilmek için madde yapısı gibi etmenlerin anlaşılması, dolayısıyla bilimsel yöntemin gerekliliği oldukça açıktır. Ancak söz konusu olan tasarım kavramı olduğunda, fiziksel nesne ve çevrelerin üretilmesinde duyumsal ve duygusal olarak özgünlüğü koruyabilmek için tasarım yönteminin de varlığı yadsınamaz. Programlanabilir madde alanının öngördüğü gibi bağımsız bir maddenin var olması durumunda, tasarım yöntemi bilimsel yöntem aracılığıyla madde altı ölçekte var olmak zorundadır. Bu bağlamda programlanabilir madde kavramı bir üretim stratejisi olmasının yanı sıra hem geçmişteki, hem de mevcuttaki tasarım yöntemleri ve üretim stratejilerinin araştırma, geliştirme ve uygulama açısından benimseyebileceği toplu bir disiplini de ifade etmektedir.
Tez çalışması programlanabilir maddenin öngördüğü yeni üretim stratejisinin gerçekleşme ihtimalini kabul eder ve programlanabilir maddenin yerel kaynakçaya kazandırılacak şekilde tanıtılmasını ve bu sayede fiziksel çevrenin yaratılmasında rol sahibi farklı disiplinlerden paydaşların söz konusu alana ve ilgili çalışmalara adaptasyonunu kolaylaştırma amacı gütmektedir. Bu hususta çalışma, öncelikle imalat ve malzeme teknolojilerinin gelişimini ayrı ayrı ele almakta, sonrasında ise programlanabilir maddeyi, ilişkili kavramlar ve örnek çalışmalar ile tanıtmaktadır.

Abstract:
The term Programmable matter (PM) refers to substances which have the ability to perceive changes in environmental conditions and/or user demands as impacts and to change their formal and/or functional properties completely independently in response to these effects. In accordance with the programming within the matter, such formal and/or functional changes can take place in a number of different ways related to the physical and/or chemical structure of the substance, such as changes in shape, density, conductivity and optical properties. Because of its properties, programmable matter is associated with a material concept that can transform itself into defined physical objects and therefore has the ability to process information.
Since it expresses the production and use of substances which can autonomously change and transform according to the action-reaction principle, it is envisaged that the programmable matter will completely change the way the physical objects and environments are formed and thus create a new physical production process in the future. This new physical reality, commonly referred to as synthetic reality, reflects a physical production environment that is generated by substances that can change and transform automatically in accordance with the programming that represents the manufacturing information within. In this described physical production environment, the programmable matter manufactured becomes a raw material that can spontaneously produce the final product without the need for any external force and/ or energy assistance and thus in such a future where there are no manufacturing facilities, it is possible that the manufacturing facility of an object exists within the body of the matter. In this context, the concept of the programmable matter has emerged as a result of the union of a material science which has been advancing in a way that can give dynamic responses to environmental changes and a production technology which has been advancing in a way that can get independence from man in order to gain energy and motion capability/sensitivity.
The concept of programmable matter emerges as the interaction and even integration of many disciplines such as information technology and material chemistry (Info-Chemistry), sub-material manufacturing and robotic technologies (Nanorobotics). For this reason, the thesis study considers the concept of programmable matter as the integration of the most basic binary groups in the design and production of physical objects (Output) which are manufacturing (Tool) and material (Input) technologies.
In this respect the thesis acknowledges the possibility of the realization of the new production strategy envisaged by the programmable matter and aims to facilitate the introduction of the programmable matter to the local bibliography and thus the adaptation of stakeholders from different disciplines involved in the creation of the physical environment to the field and related studies. In this respect, the study firstly discusses the development of manufacturing and material technologies separately, and then introduces the programmable matter that emerges as a result of the increasing interaction between the developments of these technologies with related concepts and case studies.