Спички и роботы

Можно ли из шести спичек сложить четыре треугольника? Можно, причем, пользуясь неточной постановкой этой «комбинаторно-топологической» задачи, разными способами. Впрочем, подразумевается трехмерный ответ: необходимо построить тетраэдр, аккуратно установив спички на столе — «пирамидкой». У тетраэдра как раз четыре стороны, вполне треугольных. Задача про спичечный тетраэдр известна давно и, как в прошлые годы, многих вдохновляет. Глубже всего ее фундаментальность была понята бравыми инженерами-исследователями из NASA — они принялись строить удивительных роботов, в точности по мотивам задачи.

От спичек, правда, пришлось отказаться, но результат от этого стал только более искрометным. Пока все иные робототехнические идеи, касающиеся самодвижущихся аппаратов, топчутся вокруг да около колесно-гусеничных движителей, разнообразно перекраивая их, специалисты программы NASA ANTS (Autonomous NanoTechnology Swarm, в вольном переводе как-то так: автономный нанотехнологический рой, или стая?), придумали нечто совсем другое. Этот робот совсем без колес, а перемещается по неизведанным и пересохшим болотам далеких планет, переворачиваясь.

Да, представьте себе ваш тетраэдр, — только не просто собранный из спичек, но собранный прочно, — установленным на столе. Вот покоится он, наш надежный пирамидальный объект, на одной из своих треугольных граней. Теперь, если, настойчиво уперевшись в одну из вершин, толкать сей геометрический предмет, вращая его вокруг одного из ребер той грани, на которой он, тетраэдр, только что покоился, то вся конструкция неминуемо перевернется, и следующая грань окажется внизу. Вот так и передвигается наш спичечный робот, только его никто не толкает.

Для создания переворачивающей силы конструкция использует перемещение собственного центра масс. Потому что роботизированный тетраэдр много хитрее простого спичечного, а хитрость — в ребрах: они сделаны телескопическими, и длину их робот может изменять. Изменяется длина — меняется положение вершин, сосредотачивающих в себе массу. Центр масс перемещается — робот переворачивается. И вот так, переваливаясь с грани на грань, и должен преодолевать загадочный механизм тернии каменистых пустынь, простирающихся за пересохшими болотами далеких планет, ну, тех, что мы уже упоминали.

Но вот фигурирует в названии проекта старое английское слово swarm. А зачем? Где же этот самый рой? Где стая? Как раз вторая особенность проекта в рое и порылась, в том смысле, что робот-то тетраэдральный не один должен работать, а в составе большой группы. Входящие в состав роя отдельные тетраэдрики, как планируют создатели технологии, смогут прицепляться друг к другу своими вершинами, образуя сложные подвижные структуры. Важно заметить, что собранные из пространственных треугольников с ребрами изменяемой длины структуры могут принимать великое разнообразие форм. А сами составляющие подвижный конгломерат элементы-роботы, как планируется, будут весьма небольшого размера — на то оно и нанотехнологическое мероприятие, — что только расширяет перспективные горизонты по строительству самоползающих, саморастущих и самопрыгающих кибернетических образований, удивительной формы и разнообразия назначений.

Конечно, все это буйство мелочи снабдят «интеллектуальной функцией» и средствами «межэлементной коммуникации», чтобы система стала самоорганизующейся. В точности как в футурологических и научно-фантастических литератуных произведениях: собираются, шустро перекатываясь навстречу друг дружке — шлеп-шлеп-шлеп, — из разных углов помещения микророботы, цепляются один за другого, характерно пощелкивая — клац-клац-клац — соединителями… готова большая стальная гусеница, та самая, которая, легко забравшись на подоконник, успешно покидает пределы лаборатории.

Вот так. Вперед, и никаких спичек.

Ссылки по теме:

• Autonomous NanoTechnology Swarm — сайт программы ANTS, богато иллюстрированный анимациями, помогающими понять «геометрический» механизм технологии (на английском языке).

* * *

А теперь немного о другой теме, анонс получается: семнадцатого апреля в конференц-зале Физического института Академии Наук (Москва, Ленинский проспект, д. 53), начиная с 10:00, должны пройти первые Публичные лекции по физике (планируется цикл таких лекций). Темы, намеченные на семнадцатое апреля, не могут не порадовать постоянных читателей нашей колонки, судите сами: «Черные дыры и структура пространства-времени» (Профессор Хуан Малдасена, Институт передовых исследований, Принстон, США) и «Темная материя и темная энергия во Вселенной» (Академик Валерий Рубаков, Институт ядерных исследований РАН, Москва). Очевидно, можно будет задавать интересные вопросы. Подробности — на сайте организаторов. Вход свободный.