Programmierbare Angelegenheit: Menschen werden Gegenstände so einfach heraufbeschwören, wie wir jetzt Musik oder Filme abspielen

Von Fouad Sabry

Was ist programmierbare Materie

Programmierbare Materie ist Materie, die die Fähigkeit hat, ihre physikalischen Eigenschaften auf programmierbare Weise zu ändern, basierend auf Benutzereingaben oder autonomer Wahrnehmung. Programmierbare Materie ist somit mit dem Konzept eines Materials verbunden, das von Natur aus die Fähigkeit zur Informationsverarbeitung besitzt.

So profitieren Sie

(I) Einblicke und Validierungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Programmierbare Materie

Kapitel 2: Metamaterial

Kapitel 3: Elektropermanentmagnet

Kapitel 4: Selbstrekonfigurierender modularer Roboter

Kapitel 5: Claytronics

Kapitel 6: Zellularer Automat

Kapitel 7: Quantenbrunnen

Kapitel 8: Synthetische Biologie

(II) Beantwortung der öffentlichen Top-Fragen zu programmierbarer Materie.

(III) Beispiele aus der Praxis für die Verwendung programmierbarer Materie in vielen Bereichen.

(IV) 17 Anhänge zur kurzen Erläuterung von 266 neuen Technologien in jeder Branche, um ein umfassendes 360-Grad-Verständnis der Technologien für programmierbare Materie zu erhalten.

Für wen dieses Buch ist

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und diejenigen, die über grundlegende Kenntnisse oder Informationen hinausgehen möchten, um jede Art von programmierbarer Materie zu erreichen.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 27. Jan. 2022

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9 - Labor auf einem Chip

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11 - Magnetische Nanopartikel

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15 - Metamaterial

16 - Metallschaum

17 - Multifunktionsstruktur

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19 - Programmierbare Materie

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1 - Gehirn-Computer-Schnittstelle

Neue Technologien in der Robotik

1 - Schwarmintelligenz

Eine Milliarde Sachkundige

Programmierbare Materie

Die Leute werden Objekte so leicht zaubern, wie wir jetzt Musik oder Filme spielen

Fouad Sabry

Urheberrecht

Programmable Matter Copyright © 2021 von Fouad Sabry. Alle Rechte vorbehalten.

Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf in irgendeiner Form oder durch elektronische oder mechanische Mittel, einschließlich Informationsspeicher- und -abrufsysteme, ohne schriftliche Genehmigung des Autors reproduziert werden. Die einzige Ausnahme ist von einem Rezensenten, der kurze Auszüge in einer Rezension zitieren kann.

Cover entworfen von Fouad Sabry.

Dieses Buch ist ein Werk der Fiktion. Namen, Charaktere, Orte und Ereignisse sind entweder Produkte der Phantasie des Autors oder werden fiktiv verwendet. Jede Ähnlichkeit mit tatsächlichen Personen, lebenden oder toten, Ereignissen oder Orten ist völlig zufällig.

Bonus

Sie können eine E-Mail an [e-mail] mit der Betreffzeile Programmierbare Materie: Menschen werden Objekte so leicht zaubern, wie wir jetzt Musik oder Filme spielen senden, und Sie erhalten eine E-Mail, die die ersten Kapitel dieses Buches enthält.

Fouad Sabry

Besuchen Sie die 1BK-Website unter

www.1BKOfficial.org

Vorwort

Warum habe ich dieses Buch geschrieben?

Die Geschichte des Schreibens dieses Buches begann 1989, als ich Schüler der Secondary School of Advanced Students war.

Es ist bemerkenswert wie die MINT-Schulen (Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik), die jetzt in vielen fortgeschrittenen Ländern verfügbar sind.

MINT ist ein Lehrplan, der auf der Idee basiert, Schüler in vier spezifischen Disziplinen - Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik - in einem interdisziplinären und angewandten Ansatz auszubilden. Dieser Begriff wird typischerweise verwendet, um eine Bildungspolitik oder eine Lehrplanwahl in Schulen anzugehen. Es hat Auswirkungen auf die Personalentwicklung, nationale Sicherheitsbedenken und die Einwanderungspolitik.

Es gab einen wöchentlichen Unterricht in der Bibliothek, in dem jeder Schüler jedes Buch frei wählen und 1 Stunde lang lesen konnte. Ziel des Kurses ist es, die Schüler zu ermutigen, andere Fächer als den Lehrplan zu lesen.

In der Bibliothek, als ich mir die Bücher in den Regalen ansah, bemerkte ich riesige Bücher, insgesamt 5.000 Seiten in 5 Teilen. Der Name des Buches ist The Encyclopedia of Technology, der alles um uns herum beschreibt, vomabsoluten Nullpunkt bis zu Halbleitern, fast jede Technologie wurde zu dieser Zeit mit bunten Illustrationen und einfachen Worten erklärt. Ich fing an, die Enzyklopädie zu lesen, und natürlich war ich nicht in der Lage, sie in der 1-stündigen wöchentlichen Klasse zu beenden.

Also überzeugte ich meinen Vater, die Enzyklopädie zu kaufen. Mein Vater hat zu Beginn meines Lebens alle Technologie-Tools für mich gekauft, den ersten Computer und die erste Technologie-Enzyklopädie, und beide haben einen großen Einfluss auf mich und meine Karriere.

Ich habe die gesamte Enzyklopädie in den gleichen Sommerferien dieses Jahres beendet, und dann habe ich angefangen zu sehen, wie das Universum funktioniert und wie man dieses Wissen auf alltägliche Probleme anwendet.

Meine Leidenschaft für die Technologie begann vor mehr als 30 Jahren und die Reise geht weiter.

Dieses Buch ist Teil von The Encyclopedia of Emerging Technologies, was mein Versuch ist, den Lesern die gleiche erstaunliche Erfahrung zu bieten, die ich in der High School hatte, aber anstelle von Technologien des²⁰. Jahrhunderts interessiere ich mich mehr für die aufkommenden Technologien, Anwendungen und Branchenlösungen des 21.Jahrhunderts.

The Encyclopedia of Emerging Technologies wird aus 365 Büchern bestehen, wobei sich jedes Buch auf eine einzige aufstrebende Technologie konzentriert. Sie können die Liste der aufkommenden Technologien und ihre Kategorisierung nach Branchen im Teil Coming Soon am Ende des Buches lesen.

365 Bücher, um den Lesern die Möglichkeit zu geben, ihr Wissen über eine einzige aufstrebende Technologie jeden Tag innerhalb eines Jahres zu erweitern.

Einleitung

Wie habe ich dieses Buch geschrieben?

In jedem Buch von The Encyclopedia of Emerging Technologies versuche ich, sofortige, rohe Sucheinblicke zu erhalten, direkt aus den Köpfen der Menschen, um ihre Fragen über die aufkommende Technologie zu beantworten.

Es gibt 3 Milliarden Google-Suchen jeden Tag, und 20% davon wurden noch nie zuvor gesehen. Sie sind wie ein direkter Draht zu den Gedanken der Menschen.

Manchmal ist das Wie entferne ich Papierstau. Zu anderen Zeiten sind es die zermürbenden Ängste und geheimen Sehnsüchte, die sie immer nur mit Google teilen würden.

In meinem Bestreben, eine unerschlossene Goldmine von Content-Ideen über Programmable Matter zu entdecken, verwende ich viele Tools, um In-Autocomplete-Daten von Suchmaschinen wie Google zu hören, und kurbele dann schnell jede nützliche Phrase und Frage an, die Die Leute fragen um das Keyword Programmable Matter.

Es ist eine Goldgrube an Einblicken in die Menschen, die ich nutzen kann, um frische, äußerst nützliche Inhalte, Produkte und Dienstleistungen zu erstellen. Die freundlichen Leute, wie du, die wirklich wollen.

Die Personensuche ist der wichtigste Datensatz, der jemals über die menschliche Psyche gesammelt wurde. Daher ist dieses Buch ein Live-Produkt und wird ständig durch immer mehr Antworten auf neue Fragen zu Programmable Matter aktualisiert, die von Menschen wie Ihnen und mir gestellt werden, die sich über diese neue aufkommende Technologie wundern und mehr darüber erfahren möchten.

Der Ansatz für das Schreiben dieses Buches besteht darin, ein tieferes Verständnis dafür zu bekommen, wie Menschen um Programmierbare Materie herum suchen, Fragen und Fragen aufzudecken, die ich nicht unbedingt aus dem Kopf denken würde, und diese Fragen in super einfachen und verdaulichen Worten zu beantworten und das Buch auf unkomplizierte Weise zu navigieren.

Wenn es also darum geht, dieses Buch zu schreiben, habe ich sichergestellt, dass es so optimiert und zielgerichtet wie möglich ist. Dieser Buchzweck hilft den Menschen, ihr Wissen über Programmierbare Materie weiter zu verstehen und zu erweitern. Ich versuche, die Fragen der Leute so genau wie möglich zu beantworten und viel mehr zu zeigen.

Es ist eine fantastische und schöne Möglichkeit, Fragen und Probleme, die die Völker haben, zu erforschen und direkt zu beantworten und dem Inhalt des Buches Einblicke, Validierung und Kreativität hinzuzufügen - sogar Pitches und Vorschläge. Das Buch deckt reiche, weniger überfüllte und manchmal überraschende Forschungsbereiche auf, die ich sonst nicht erreichen würde. Es besteht kein Zweifel, dass erwartet wird, dass es das Wissen der Köpfe der potenziellen Leser erhöht, nachdem sie das Buch mit diesem Ansatz gelesen haben.

Ich habe einen einzigartigen Ansatz angewendet, um den Inhalt dieses Buches immer frisch zu machen. Dieser Ansatz hängt davon ab, den Köpfen der Menschen zuzuhören, indem sie die Such-Listening-Tools verwenden. Dieser Ansatz hat mir geholfen:

Treffen Sie die Leser genau dort, wo sie sind, damit ich relevante Inhalte erstellen kann, die einen Nerv treffen und mehr Verständnis für das Thema fördern.

Halten Sie meinen Finger fest am Puls der Zeit, damit ich Updates erhalten kann, wenn Menschen auf neue Weise über diese aufkommende Technologie sprechen, und Trends im Laufe der Zeit überwachen kann.

Entdecken Sie versteckte Schätze von Fragen, die Antworten auf die aufkommende Technologie benötigen, um unerwartete Einblicke und versteckte Nischen zu entdecken, die die Relevanz des Inhalts steigern und ihm einen Gewinnvorteil verschaffen.

Hören Sie auf, Zeit mit Bauchgefühl und Rätselraten über den von den Lesern gewünschten Inhalt zu verschwenden, und füllen Sie den Buchinhalt mit dem, was die Leute brauchen, und verabschieden Sie sich von den endlosen Inhaltsideen, die auf Spekulationen basieren.

Treffen Sie solide Entscheidungen und gehen Sie weniger Risiken ein, um in der ersten Reihe zu dem zu gelangen, was die Leute lesen und wissen möchten - in Echtzeit - und verwenden Sie Suchdaten, um mutige Entscheidungen darüber zu treffen, welche Themen einbezogen und welche Themen ausgeschlossen werden sollen.

Optimieren Sie meine Content-Produktion, um Content-Ideen zu identifizieren, ohne einzelne Meinungen manuell durchsuchen zu müssen, um Tage und sogar Wochen an Zeit zu sparen.

Es ist wunderbar, den Menschen zu helfen, ihr Wissen auf einfache Weise zu erweitern, indem sie nur ihre Fragen beantworten.

Ich denke, der Ansatz des Schreibens dieses Buches ist einzigartig, da es die wichtigen Fragen, die von den Lesern in Suchmaschinen gestellt werden, sammelt und verfolgt.

Bestätigungen

Ein Buch zu schreiben ist schwieriger als ich dachte und lohnender, als ich es mir jemals hätte vorstellen können. Nichts davon wäre ohne die Arbeit renommierter Forscher möglich gewesen, und ich möchte ihre Bemühungen würdigen, das Wissen der Öffentlichkeit über diese aufstrebende Technologie zu erhöhen.

Widmung

An die Erleuchteten, diejenigen, die die Dinge anders sehen und wollen, dass die Welt besser wird - sie mögen den Status quo oder den bestehenden Staat nicht. Du kannst mit ihnen zu sehr nicht einverstanden sein, und du kannst noch mehr mit ihnen streiten, aber du kannst sie nicht ignorieren, und du kannst sie nicht unterschätzen, weil sie immer Dinge verändern ... sie treiben die Menschheit voran, und während einige sie als die Verrückten oder Amateure sehen, sehen andere Genies und Innovatoren, weil diejenigen, die erleuchtet genug sind, um zu denken, dass sie die Welt verändern können, diejenigen sind, die es tun und die Menschen zur Erleuchtung führen.

Epigraph

Programmierbare Materie ist Materie, die die Fähigkeit hat, ihre physikalischen Eigenschaften auf programmierbare Weise zu ändern, basierend auf Benutzereingaben oder autonomer Erfassung. Programmierbare Materie ist somit mit dem Konzept eines Materials verbunden, das von Natur aus die Fähigkeit hat, Informationsverarbeitung durchzuführen.

Inhaltsverzeichnis

Programmierbare Materie

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Serie von The Author

Programmierbare Materie

Urheberrecht

Bonus

Vorwort

Einleitung

Bestätigungen

Widmung

Epigraph

Inhaltsverzeichnis

Kapitel 1: Programmierbare Materie

Kapitel 2: Metamaterial

Kapitel 3: Elektrobeständiger Magnet

Kapitel 4: Selbstkonfigurierender modularer Roboter

Kapitel 5: Claytronics

Kapitel 6: Zellulärer Automat

Kapitel 7: Quantenbrunnen

Kapitel 8: Synthetische Biologie

Epilog

Über den Autor

Demnächst

Anhänge: Neue Technologien in jeder Branche

Kapitel 1: Programmierbare Materie

Programmierbare Materie ist definiert als Materie, die ihre physikalischen Eigenschaften (wie Form, Dichte, Modul, Leitfähigkeit, optische Eigenschaften usw.) als Reaktion auf Benutzereingaben oder autonome Erfassung programmierbar ändern kann. Somit ist programmierbare Materie mit dem Konzept einer Substanz verbunden, die die Fähigkeit hat, Informationsverarbeitung von Natur aus auszuführen.

Geschichte

Toffoli und Margolus schufen 1991 den Ausdruck programmierbare Materie, um ein Ensemble feinkörniger Computereinheiten im Weltraum zu beschreiben. Ihre Studie bietet ein Rechensubstrat, das aus feinkörnigen Rechenknoten besteht, die im raumübergreifenden Raum verstreut sind und nur durch Interaktionen mit dem nächsten Nachbarn kommunizieren. Programmierbare Materie bezieht sich in diesem Zusammenhang auf Computermodelle, die mit zellulären Automaten und Gittergasautomaten vergleichbar sind. Die CAM-8-Architektur ist ein Beispiel für die Hardware-Implementierung dieses Modells. In einigen Formen der sich selbst replizierenden Maschinentechnik wird diese Funktion auch als Digital Referenced Areas (DRA) bezeichnet.

In den frühen 1990er Jahren gab es eine beträchtliche Menge an Arbeit an rekonfigurierbaren modularen Robotern mit einer Denkweise, die mit programmierbaren Materialien vergleichbar ist.

Mit dem Fortschritt der Halbleitertechnologie, der Nanotechnologie und der sich selbst replizierenden Maschinentechnologie entwickelte sich der Begriff programmierbare Materie, um die Tatsache widerzuspiegeln, dass es möglich ist, ein Ensemble von Elementen zu konstruieren, die programmiert werden können, um ihre physikalischen Eigenschaften in der Realität und nicht nur in der Simulation zu ändern. Infolgedessen bezieht sich der Begriff programmierbare Materie auf jede Massensubstanz, die programmiert werden kann, um ihre physikalischen Eigenschaften zu verändern.

Wil McCarthy und G. Snyder prägten den Namen Quantum Wellstone(oder einfachWellstone),um diese spekulative, aber wahrscheinliche Art von programmierbarer Materie im Sommer 1998 während eines Gesprächs über künstliche Atome und programmierbare Materie zu charakterisieren. McCarthy hat den Ausdruck in seinem Schreiben verwendet.

Seth Goldstein und Todd Mowry gründeten 2002 das Claytronics-Projekt der Carnegie Mellon University, um die zugrunde liegenden Hardware- und Softwaretechniken zu untersuchen, die zur Aktualisierung programmierbarer Materie erforderlich sind.

Die DARPA Information Science and Technology Group (ISAT) untersuchte 2004 die Möglichkeiten programmierbarer Materie. Dies führte zu der Studie Realizing Programmable Matter von 2005 bis 2006, die einen mehrjährigen Ansatz für die Forschung und Entwicklung programmierbarer Materie skizzierte.

Eine DARPA-Forschungsanfrage und ein anschließendes Programm zu programmierbaren Materialien wurden 2007 herausgegeben.

Annäherungen

File:Adaptnetic Structures.webm

Eine programmierbare Materie, die einfachin dem Sinne ist, dass das programmierbare Element außerhalb des Materials selbst liegt. Nicht-Newtonsche Flüssigkeit magnetisiert und erzeugt Stützsäulen, die Stößen und abruptem Druck standhalten.

Nach einer Denkschule kann die Programmierung außerhalb des Materials stattfinden und durch die Anwendung von Licht, Spannung, elektrischen oder magnetischen Feldern usw. erreicht werden. (McCarthy, 2006) Eine Flüssigkristallanzeige zum Beispiel ist eine Art programmierbare Materie. Eine zweite Denkschule besagt, dass die einzelnen Einheiten des Ensembles berechnen können und dass die Konsequenz ihrer Berechnung eine Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Ensembles ist. Claytronics ist ein Beispiel für diese ehrgeizigere Form programmierbarer Materialien.

Es gab zahlreiche Vorschläge für programmierbare Materieimplementierungen. Skala ist eine grundlegende Unterscheidung zwischen verschiedenen Arten von programmierbarer Materie. An einem Ende des Spektrums schlägt die rekonfigurierbare modulare Robotik eine Art programmierbare Materie mit einzelnen Einheiten im Zentimeterbereich vor. Es gibt eine Fülle möglicher Grundlagen für programmierbare Materie am nanoskaligen Ende des Spektrums, die von formverändernden Molekülen bis hin zu Quantenpunkten reichen. Tatsächlich werden Quantenpunkte häufig als künstliche Atome bezeichnet. MEMS-basierte Einheiten, Zellen, die unter Verwendung synthetischer Biologie hergestellt werden, und das Utility-Fog-Konzept sind alles Instanzen im Mikrometer- bis Submillimeterbereich.

Robotermaterialien, die die strukturellen Eigenschaften eines Verbundwerkstoffs mit den Möglichkeiten einer engen Integration von Sensoren, Aktoren, Berechnungen und Kommunikation kombinieren, sind eine wichtige Untergruppe programmierbarer Materie.

Beispiele

Es gibt zahlreiche verschiedene Interpretationen von programmierbarer Materie und daher viele verschiedene Untersuchungslinien, die den Begriff verwenden. Einige spezifische Fälle von programmierbarem Material sind unten dargestellt.

Einfach

Dies sind Materialien, die ihre Eigenschaften basierend auf einer Eingabe ändern können, aber nicht in der Lage sind, komplizierte Berechnungen selbst durchzuführen.

Komplexe Flüssigkeiten

Die physikalischen Eigenschaften einiger komplexer Flüssigkeiten, wie z. B. Flüssigkristalle, können durch Hinzufügen eines Stroms oder einer Spannung verändert werden.

Metamaterialien

Metamaterialien sind künstliche Verbundwerkstoffe, die so programmiert werden können, dass sie auf unerwartete Weise reagieren. Ein Beispiel von David Smith, später von John Pendry und David Schuri, ist ein Material, dessen Brechungsindex so modifiziert werden kann, dass es an verschiedenen Stellen innerhalb des Materials einen anderen Brechungsindex aufweist. Dies könnte zu einer Tarnkappe führen, wenn es richtig kalibriert wird.

Bergamini et