Dispositivos como ascensores, máquinas expendedoras, torniquetes, lavadoras e incluso semáforos utilizan una forma sencilla de informática electrónica para cambiar de un estado a otro. Pero estos sistemas requieren una fuente de alimentación disponible para operar. Un equipo de investigación de la Universidad de Leiden (Países Bajos) y el Instituto de investigación fundamental de la materia de física atómica y molecular (AMOLF) ha demostrado cómo las estructuras de gomas inteligentes pueden llevar a cabo este tipo de tareas computacionales.
En electrónica, los bits digitales se utilizan para realizar cálculos que involucran circuitos complejos que constan de muchos elementos. Los investigadores han encontrado una estrategia alternativa para calcular, utilizando elementos delgados de goma como piezas mecánicas y ensamblando varias piezas en un metamaterial. Pero para lograr que estos materiales funcionen como máquinas, descubrieron que la clave es controlar las interacciones entre estos bits individuales.
Como primer ejemplo, el equipo de investigación creó una computadora de goma que puede actuar como un contador binario de dos bits, en la que al estirar el metamaterial se hace contar desde ’00’ hasta ’11’, y vuelve a ’00’ soltándolo. El equipo emplea vigas de goma precurvadas como piezas mecánicas, mediando las interacciones conectándolas. De este modo, la información puede almacenarse y procesarse.
El conteo es un ejemplo importante de la llamada máquina de estados finitos simple, y este dispositivo de goma puede usarse, por ejemplo, para controlar el movimiento de las piernas de un robot simple.
Sistemas de tres bits
Los investigadores fueron más allá diseñando un sistema de tres bits más complejo y crearon cuatro muestras funcionales. Las pruebas mostraron que los metamateriales de tres bits eran mucho más poderosos que sus predecesores de dos bits.
Por ejemplo, los metamateriales podrían replicar la funcionalidad de un torniquete, que gestiona la entrada con sus brazos giratorios. Los metamateriales desarrollados pueden emular este mecanismo a través de una secuencia específica de estados y pulsos impulsores. Además, el ordenador de goma también se puede utilizar como cerradura de combinación o máquina expendedora, entre otros sistemas.
El trabajo de los investigadores demuestra que se pueden realizar cálculos complejos mediante metamateriales inteligentes, de una manera completamente diferente a la informática tradicional.