The Programmable World

プログラマブル材料

By Thomas A. Campbell ／Skylar Tibbits／Banning Garrett

T. A. キャンベル／S. ティビッツ／B. ギャレット


The road to self-assembling houses and shape-shifting robots could begin with something as simple as plumbing. Today when we want to build infrastructure for moving water around a city, we take rigid pipes with fixed capacities and then bury them. And the system works well enough—until we need to increase the flow of water to an area or until a pipe breaks. Then we have to dig the whole thing up and replace it.		ひとりでに組み上がる家屋や変形ロボットを実現する道は，水道管のような単純なものから始まるだろう。現在，都市部に水道網を構築しようと思ったら，硬くて太さが変わらない管を持ってきて地中に埋める。それで十分機能する。ただし，供給水量を増やす必要が生じたり，水道管が破裂したりするまでは。そうなると掘り起こして交換しなければならない。
A nice alternative would be flexible pipes that could change shape on command or under the right level of pressure or pipes that could heal themselves in the event of a rupture. Advances in computer-aided design (CAD) and materials science are now making such pipes feasible. Those same advances and the new form of design that they have made possible could yield a world of programmable matter—material objects capable of self-assembling, morphing into new shapes or changing properties on command.		命令や水圧に応じて形を変えられる水道管や，破裂しても自己修復できる水道管が望ましいだろう。コンピューター支援設計（CAD）と材料科学の進歩のおかげで，いまやそんな水道管を作ることが可能になりつつある。そうした進歩と，それらが可能にした新たな設計手法によって，「プログラマブル・マター」が活躍する世界が開けてくる。自己組み立て式で，命令ひとつで形状や特性を変えられる物体だ。
Scientists are already building self-assembling machines, but they are tiny—nanoscale devices that work as biochemical sensors, electronics or drug-delivery carriers. We are interested in what happens when programmable matter achieves human scale. There are two primary ways to achieve this goal. One approach involves creating unconnected building blocks that can come together or break apart autonomously to form larger programmable structures. Another tack is to build shape-changing objects as a single, complete structure—objects with hinges, stress points or electronics embedded in just the right spots to allow them to change shape under desired circumstances. We call this second approach 4-D printing. As with 3-D printing, 4-D printing involves constructing preconnected objects by laying down layer after layer of material. In this case, however, those objects can change shape or properties over time after they are printed.		自己組み立て式の機械はすでに作られているが，生化学センサーや電子素子，薬物送達担体として機能するナノサイズのデバイスで，どれも非常に小さい。これに対し私たちが関心を持っているのは，ヒューマンスケールのプログラマブル・マターが実現すると世界がどう変わるかだ。　それを実現するには主に2つの道がある。1つは，自らくっついたり離れたりする“積み木”のような構成要素をたくさん作っておき，これによってプログラム可能な構造物を自動的に形成するアプローチ。もう1つは，変形する物体をひとつながりの構造物として作るもので，ヒンジ）や応力集中部，電子素子を適所に埋め込んでおいて適切な状況下で変形できるようにする。後者のアプローチを私たちは「4Dプリンティング」と呼んでいる。3Dプリンティングと同様，材料を何層も重ねて一体となった物体を作り出すのだが，4Dプリント物体の場合はプリント後に形状や特性を変えることができる。