Физика цифры

«Осязаемые медиа» — так можно перевести название команды исследователей Tangible Media Group (TMG), работающей под началом профессора Хироши Ишии в медиалаборатории Массачусетского института технологий. Это один из самых продуктивных в мире инкубаторов инноваций. Футуристические разработки TMG — физические объекты с цифровыми характеристиками, через которые можно передать компьютеру информацию необычными способами, без помощи клавиатуры, мыши или экрана. Журнал РБК выбрал самые необычные проекты команды исследователей

Текст: Иван Осипов

Интерактивный стол

«Стержневой» стол inFORM выглядит как динамический дисплей и состоит из 900 напечатанных на 3D-принтере пластиковых столбцов, к каждому из которых подведен отдельный привод. Каждый столбец выдвигается и превращается в устройство ввода информации. Программная «начинка» стола на данный момент умеет считывать данные и воспроизводить их с помощью столбцов: так происходит объемное копирование физических объектов (например, рук пользователя или архитектурного ландшафта), и на поверхности стола возникает проекция модели.

Функции устройства совершенствуются последние три года, в 2016 году стол «обучился» новым алгоритмам управления. Теперь поверхность стола по-разному реагирует на разные типы прикосновений, параметры проекции, которая выстраивается из столбцов, зависят от «направления» тактильного контакта. Эти функции пригодятся врачам и геофизикам, надеются исследователи. Они также обучили стол складывать внешние конструкции из магнитных кубов.

3D-ворсинки

Проект Cillia — метод печати 3D-ворсинок толщиной от 50 микронов. Из такого «сырья» можно составлять множество объектов: малярные кисти, искусственный мех, застежки-липучки и даже «мохнатую» сенсорную панель, реагирующую на тактильный контакт загоранием светодиодов. Уникальность софта от инженеров TMG — в алгоритме печати. Если при стандартном моделировании ворсинки поверхность всего объекта для программы представляла набор треугольников, рассеченных по трем измерениям, то Cillia сначала строит из объемных пикселей (вокселей) модель одной ворсинки, а затем проецирует ее необходимое количество раз. Чтобы изменить параметры ворсинки — толщину, длину, угол наклона, достаточно изменить количество вокселей в ней. Для печати использовался принтер Autodesk. Изобретение может использоваться для создания исполнительных механизмов в двигателях и датчиков, определяющих вектор прикосновения к поверхности.

Цифровой фонтан

HydroMorth — одна из самых эстетичных разработок TMG. Устройство инженеры называют «динамической пространственной водной мембраной». На изобретение их вдохновило мытье посуды: похожий эффект возникает при направлении струи воды на ложку. По сути HydroMorth — это специальный кран. Вытекающий поток воды создает цельную полусферу, которая может разбиваться на более сложные формы десятью специальными датчиками в форме наконечника стрелы. Сверху за направлением потока и движением приближающихся к нему физических объектов наблюдает камера, передающая сигнал в компьютер. Тот, в свою очередь, управляет микроконтроллером, отвечающим за подъем или спуск датчиков.

Потенциал применения технологии — оптимизация использования воды: HydroMorth может сам выбрать экономные направление и силу потока, аккуратно наполнить емкость и предотвратить ожоги (если поток слишком горячий). Также устройство может лечь в основу интерактивных фонтанов для украшения общественных пространств.

Цепной робот

Роботизированная цепь ChainFORM — еще один интерфейс ввода-вывода информации, представленный TMG в конце 2016 года. Он состоит из соединенных приводов, каждый из которых обрамлен конструкцией из материнской платы, светодиодов и датчиков, а также миниатюрного контроллера. В отличие от монолитной разработки-предшественника LineFORM, звенья ChainFORM могут использоваться как по отдельности, так и в единой цепи.

ChainFORM реагирует на тактильный контакт, умеет менять окрас и выполняет функции исполнительного устройства (актуатора). Ученые в видеозаписи на сайте TMG продемонстрировали некоторые возможности использования изобретения: джойстик, слайдер, устройство для выбора цвета или для контроля над построением 3D-модели. ChainFORM умеет повторять движения человека и может служить «сырьем» для экзоскелетов. Как и LineFORM, устройство потенциально можно превратить в тачпад или даже в смартфон.