可重編程材料實現選擇性自組裝

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科技日報北京10月23日電 （記者張夢然）創建自動化結構或機器的過程至今仍是自上而下的，需要人工、工廠或機器人進行組裝和制造。然而，大自然組裝的方式普遍是自下而上的。美國麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室研究人員引入了可涂覆于機器人立方體的磁性可重編程材料，讓它們自行組裝。過程的關鍵是使這些磁性編程對它們連接的對象具有高度選擇性，從而自組裝成特定的形狀。

研究人員使用的柔性磁材料涂層來自廉價的冰箱磁鐵，賦予每個立方體的每個表面都帶有磁性特征。簽名確保每個面在平移和旋轉中都選擇性地吸引所有其他立方體中的另一個面。

所有立方體都能以非常精細的分辨率進行磁性編程。一旦它們被扔進水箱（演示中使用了8個立方體），完全隨機的干擾，它們就會相互碰撞。如果遇到錯誤的伴侶，它們會放棄；但如果找到合適的伴侶，他們會“依戀”。

這就好比一套家具部件，需要將它們組裝成一把椅子。傳統上，需要一組指令來手動將零件組裝到椅子上（一種自上而下的方法），但使用研究人員的方法，這些相同的零件一旦被磁性編程，只需使用一個使它們發生碰撞的隨機干擾，就會選擇性地自組裝。

研究人員稱，這項工作在自組裝特定結構的分辨率、成本和功效方面向前邁進了一步。以前的自組裝工作通常要求單個零件在幾何上不相似，就像拼圖一樣，這需要對所有零件進行單獨制造。但是，使用磁性程序，可批量制造同質零件并對其進行編程以獲得特定的目標結構，重要的是，對它們進行重新編程可在以后獲得新的形狀，而不必重新制造零件。