Inspirerad av bläckfiskar, forskare har utvecklat en struktur som känner av, beräknar och svarar utan någon centraliserad bearbetning – skapar en enhet som inte är en robot och inte riktigt en dator, men har egenskaper hos båda. Den nya tekniken lovar att användas i en mängd olika applikationer, från mjuk robotik till proteser.

"Vi kallar detta "mjuk taktil logik, ' och har utvecklat en serie prototyper som visar sin förmåga att fatta beslut på materialnivå – där sensorn tar emot input – snarare än att förlita sig på en centraliserad, halvledarbaserat logiksystem, " säger Michael Dickey, motsvarande författare till en artikel om arbetet och Alcoa professor i kemisk och biomolekylär teknik vid North Carolina State University.

"Vårt tillvägagångssätt var inspirerat av bläckfiskar, som har en centraliserad hjärna, men har också betydande neuronala strukturer i hela armarna. Detta ökar möjligheten att armarna kan "fatta beslut" baserat på sensorisk input, utan direkt instruktion från hjärnan."

Kärnan i de mjuka taktila logikprototyperna är en vanlig struktur:pigment som ändrar färg vid olika temperaturer, blandas till en mjuk, töjbar silikonform. Det pigmenterade silikonet innehåller kanaler som är fyllda med metall som är flytande vid rumstemperatur, skapar effektivt ett squishy tråd nervsystem.

Att trycka eller sträcka på silikonen deformerar den flytande metallen, vilket ökar dess elektriska motstånd, höjer dess temperatur när ström passerar genom den. Den högre temperaturen utlöser färgförändringar i de omgivande temperaturkänsliga färgämnena. Med andra ord, den övergripande strukturen har ett inställbart sätt att känna av beröring och belastning.

Forskarna utvecklade också mjuka taktila logiska prototyper där samma åtgärd - deformering av den flytande metallen genom beröring - omfördelar elektrisk energi till andra delar av nätverket, får material att ändra färg, aktivera motorer eller tända lampor. Att röra silikonet på en plats skapar en annan respons än att röra på två ställen; på det här sättet, systemet utför enkel logik som svar på beröring.

"Det här är ett proof of concept som visar ett nytt sätt att tänka på hur vi kan konstruera beslutsfattande till mjuka material, " säger Dickey.

"Det finns levande organismer som kan fatta beslut utan att förlita sig på en stel centraliserad processor. Efterliknar det paradigmet, vi har visat materialbaserade, distribuerad logik med helt mjuka material."

Forskarna undersöker för närvarande sätt att göra mer komplexa mjuka kretsar, inspirerade av de sofistikerade sensorerna och ställdonen som finns i biologiska system.

Pappret, "Material taktil logik via innerverade mjuka termokroma elastomerer, " publiceras i tidskriften Naturkommunikation .