Geïnspireerd door octopussen, onderzoekers hebben een structuur ontwikkeld die zintuigen, berekent en reageert zonder enige gecentraliseerde verwerking - een apparaat creëren dat niet echt een robot en niet echt een computer is, maar heeft kenmerken van beide. De nieuwe technologie is veelbelovend voor gebruik in een verscheidenheid aan toepassingen, van zachte robotica tot prothetische apparaten.

"We noemen dit 'zachte tactiele logica, ' en hebben een reeks prototypes ontwikkeld die aantonen dat het in staat is om beslissingen te nemen op materieel niveau - waar de sensor input ontvangt - in plaats van te vertrouwen op een gecentraliseerd, op halfgeleiders gebaseerd logisch systeem, " zegt Michael Dickey, co-corresponderende auteur van een paper over het werk en Alcoa Professor of Chemical and Biomolecular Engineering aan de North Carolina State University.

"Onze aanpak is geïnspireerd op octopussen, die een gecentraliseerd brein hebben, maar hebben ook significante neuronale structuren in hun armen. Dit verhoogt de mogelijkheid dat de armen 'beslissingen kunnen nemen' op basis van zintuiglijke input, zonder directe instructie van de hersenen."

De kern van de prototypes van zachte tactiele logica is een gemeenschappelijke structuur:pigmenten die van kleur veranderen bij verschillende temperaturen, gemengd tot een zachte, rekbare siliconen vorm. Dat gepigmenteerde siliconen kanaaltjes bevatten die gevuld zijn met metaal dat bij kamertemperatuur vloeibaar is, effectief creëren van een squishy draad zenuwstelsel.

Door op de siliconen te drukken of uit te rekken, vervormt het vloeibare metaal, waardoor de elektrische weerstand toeneemt, het verhogen van de temperatuur als de stroom er doorheen gaat. De hogere temperatuur veroorzaakt kleurverandering in de omringende temperatuurgevoelige kleurstoffen. Met andere woorden, de algehele structuur heeft een afstembare manier om aanraking en spanning te voelen.

De onderzoekers ontwikkelden ook prototypes van zachte tactiele logica waarin dezelfde actie - het vloeibare metaal vervormen door aanraking - elektrische energie herverdeelt naar andere delen van het netwerk, waardoor materiaal van kleur verandert, het activeren van motoren of het aanzetten van verlichting. Het aanraken van de siliconen op één plek zorgt voor een andere reactie dan het aanraken op twee plekken; op deze manier, het systeem voert eenvoudige logica uit als reactie op aanraking.

"Dit is een proof of concept dat een nieuwe manier van denken laat zien over hoe we besluitvorming in zachte materialen kunnen omzetten, ' zegt Dikkie.

"Er zijn levende organismen die beslissingen kunnen nemen zonder afhankelijk te zijn van een rigide gecentraliseerde processor. Door dat paradigma na te bootsen, we hebben op materialen gebaseerde, gedistribueerde logica met behulp van volledig zachte materialen."

De onderzoekers onderzoeken momenteel manieren om complexere zachte circuits te maken, geïnspireerd door de geavanceerde sensoren en actuatoren in biologische systemen.

De krant, "Materialen tactiele logica via geïnnerveerde zachte thermochrome elastomeren, " is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .