Wetenschappers van MIT werken aan ‘slim zand’ dat zelfstandig de meest complexe vormen aan kan nemen.

Misschien heeft u het zelf ook wel eens gedaan: zandkastelen bouwen. Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology tillen die leuke bezigheid nu naar een hoger niveau. Zij ontwikkelden ‘slim zand’ dat zelfstandig elke vorm aan kan nemen.

Beeldhouwen
Het doet een beetje denken aan robots die zichzelf bouwen. Toch is dit heel anders. Robots pakken er materialen bij en maken daar een robot van. Het ‘slimme zand’ doet dat niet. De aanpak van het zand is beter te vergelijken met die van een beeldhouwer. Deze hakt stukken die hij niet nodig heeft weg. Het zand begint ook als een hoopje. De zandkorrels communiceren met elkaar en binden zich aan elkaar. Maar alleen aan de zandkorrels die nodig zijn om het object te bouwen. Korrels die niet nodig zijn, vallen simpelweg af.

Hergebruik
De zandkorrels vormen zo een vorm. Maar er komt natuurlijk een dag dat die vorm overbodig is geworden. Dan kunnen de zandkorrels elkaar gewoon weer loslaten. Het resultaat? Een hoopje zand dat zo weer een nieuwe vorm aan kan nemen.

Model

Het zand kan objecten namaken, maar ook vergroten. Zo is het mogelijk om een model van iets in het zand te laten zakken en het slimme zand maakt er dan een grotere versie van.

Hoe werkt het?
De onderzoekers hebben algoritmes ontwikkeld die het slimme zand werkelijkheid kunnen laten worden. En ze experimenteerden ook alvast met die algoritmes. Tijdens de experimenten gebruikten ze geen zand, maar wat grotere deeltjes: kubussen van één bij één centimeter groot. In de kubussen zitten microprocessoren en op vier zijden van de kubus bevinden zich magneten (zie foto hierboven). In onderstaand filmpje is te zien hoe de kubussen – die Robot Pebbles worden genoemd – een vorm namaken. De kubussen worden rondom een door mensen gemaakte vorm opgesteld. Vervolgens gaan de kubussen met elkaar communiceren om vast te stellen welke kubussen zich aan de rand van het object bevinden. Zodra dat duidelijk is, krijgen kubussen een eindje verderop de opdracht om de vorm die de kubussen rondom het object vormen na te maken. Vervolgens vervallen de verbindingen tussen alle kubussen, behalve de kubussen die zich in de nagemaakte vorm bevinden. Het resultaat: twee precies dezelfde objecten.

De kubussen kunnen volgens de onderzoekers de meest complexe vormen namaken. En niet alleen in 2D, maar ook in 3D. Maar dit is nog maar het begin. Uiteindelijk willen de onderzoekers tenslotte echt ‘slim zand’ ontwikkelen en die deeltjes zijn een stuk kleiner dan de kubussen. Het zal niet meevallen om alle eigenschappen die de kubussen nu hebben in zo’n kleine verpakking te stoppen, maar het is zeker niet onmogelijk.