Claytronics est un système conçu pour mettre en œuvre le concept de matière programmable, c’est-à-dire un matériau qui peut être manipulé électroniquement en trois dimensions de la même manière que des images en deux dimensions peuvent être manipulées par ordinateur. De tels matériaux seraient composés de « catomes » – des atomes d’argiles électroniques – qui, par analogie avec les atomes réels, seraient les plus petites unités indivisibles de la matière programmable. Chaque catom serait capable de recevoir des instructions électroniques, de traiter des informations, de communiquer et d’adhérer à d’autres catoms. Des groupes de catomes seraient capables de se déplacer, mais sans que les catomes individuels n’aient de pièces mobiles. L’objectif est d’utiliser un très grand nombre de catomes extrêmement petits en robotique à l’échelle nanométrique, permettant un large éventail d’applications.
L’unité de base de claytronics, le catom, se compose d’une structure autonome qui a un récepteur ou une antenne, une unité centrale de traitement (CPU), une alimentation, un ou plusieurs capteurs, un affichage vidéo et des moyens d’adhérer à, et se déplaçant par rapport à d’autres catoms. L’adhérence pourrait être obtenue par magnétisme ou par des forces électrostatiques, par exemple. Depuis 2011, des essais réussis ont été menés avec des catomes à relativement grande échelle qui peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres dans deux dimensions à l’aide d’électroaimants pouvant être allumés et éteints selon les besoins. Il est prévu que les catomes seront produits en masse à l’échelle submillimétrique et même nanométrique, permettant de manipuler des collections de millions de catomes.
En claytronics, les collections de catomes sont appelées « ensembles ». Chaque catome au sein d’un ensemble est capable de déterminer son emplacement et, en combinant ces informations avec un objectif global prescrit pour l’ensemble dans son ensemble, peut décider de se lier avec les catomes voisins ou de se déplacer par rapport à eux. Par exemple, un ensemble peut avoir pour objectif de reproduire un objet en trois dimensions. Initialement, les catomes individuels peuvent se déplacer de manière aléatoire, mais lorsqu’ils utilisent les informations qui leur ont été fournies sur l’objet à reproduire en combinaison avec des informations sur leurs états et emplacements provenant de leur mémoire interne et de leurs capteurs, l’objet prend forme grâce à leur coopération. action.
L’organisation du comportement de millions d’unités autonomes nécessite le développement de nouveaux langages de programmation très différents de ceux utilisés pour les applications classiques. Par exemple, il ne serait pas possible d’identifier de manière unique chaque unité – elles seraient « anonymes » et donc un « programme » ne consisterait pas en des ensembles d’instructions spécifiques envoyées à des unités spécifiques. Au lieu de cela, un objectif serait spécifié et les unités essentiellement autonomes laissées s’organiser en suivant des règles simples. Deux langages de programmation, Meld et Locally Distributed Predicates (LDP), ont été développés à cet effet.
Une application probable de claytronics est un télécopieur 3D qui permettrait la reproduction d’objets tridimensionnels à partir d’informations transmises. Bien qu’un certain nombre d’autres options aient été suggérées pour y parvenir, il est probable que la technologie claytronics se traduirait par une reproduction beaucoup plus rapide. L’objet à reproduire pourrait simplement être enfoui sous une couche de catomes qui obtiendrait et transmettrait des informations sur les dimensions de l’objet à un ensemble récepteur de catomes qui s’organiseraient ensuite pour créer une reproduction précise. Une autre possibilité est le « pario », un pas en avant par rapport à la vidéo qui permet la manipulation d’objets tridimensionnels en mouvement, avec de nombreuses utilisations possibles dans la recherche, la modélisation, la conception et l’éducation ainsi que dans le divertissement.