Científicos e ingenieros han creado el primer ejemplo de un material que puede sentir, pensar y actuar simultáneamente sobre el estrés mecánico que lo afecta, sin requerir circuitos electrónicos adicionales para procesar estas señales. El material polimérico blando actúa como un "cerebro", que puede recibir cadenas digitales de información que luego se procesan, dando como resultado nuevas secuencias de información digital que pueden controlar las reacciones.
Una nueva investigación realizada en la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos, ha derivado en la creación de materiales con “pensamiento” independiente: se trata de estructuras poliméricas que detectan y reaccionan a los estímulos del entorno, como por ejemplo la presión, para posteriormente generar información digital y producir un cambio visible en su estado. Para ello, no emplean circuitos electrónicos adicionales.
Materiales pensantes
De acuerdo a una nota de prensa, el equipo de especialistas dirigido por Ryan Harne, que colaboró con investigadores de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, creó el primer material que funciona como el cerebro humano: es capaz de detectar, pensar y actuar sobre el estrés mecánico sin requerir circuitos adicionales para procesar las señales recibidas. El nuevo estudio ha sido publicado recientemente en la revista Nature.
Según las conclusiones de la investigación, el descubrimiento revela la oportunidad de que casi cualquier material que nos rodea actúe como su propio circuito integrado, logrando “pensar” en lo que sucede a su alrededor. El ser humano sustenta su inteligencia en su capacidad para observar y pensar sobre la información que recibe a través de los sentidos, para luego reflexionar sobre la relación entre esa información y cómo se puede reaccionar.
Aunque las reacciones mencionadas pueden parecer automáticas, el proceso requiere en realidad que los nervios del cuerpo digitalicen la información sensorial para que las señales eléctricas puedan viajar al cerebro. Entonces, el cerebro recibe esta secuencia de información, la evalúa y le informa al cuerpo que reaccione en consecuencia. Los nuevos materiales pueden realizar un proceso similar.
Video: los ingenieros de la Universidad Estatal de Pensilvania, en colaboración con investigadores de la Fuerza Aérea de Estados Unidos, han creado el primer ejemplo de un material polimérico suave que actúa como un cerebro, al mismo tiempo que detecta, piensa y acciona sobre el estrés mecánico sin requerir circuitos adicionales para procesar estas señales. Créditos: Tyler Henderson/Universidad Estatal de Pensilvania/YouTube.
Señales, análisis y respuesta
Por ejemplo, este sistema entra en acción si una persona se encuentra de espaldas y alguien toca su hombro. La presión es captada por los nervios, que la traducen en información capaz de ser decodificada por las neuronas. Al llegar al cerebro casi instantáneamente, la persona decidirá darle una orden a su cuerpo: dar vuelta la cabeza para confirmar quién ha tocado su hombro.
Como vemos, el cerebro humano puede reaccionar de manera independiente frente a un estímulo gracias a este proceso, en el que confluyen la detección, el análisis y la elección de una respuesta. El nuevo compuesto polimérico puede realizar el mismo proceso, sin requerir un circuito electrónico complementario.
El material contiene circuitos intrínsecos y reconfigurables que pueden realizar una lógica combinacional: cuando el material recibe estímulos externos, traduce la entrada en información eléctrica, que luego se procesa para crear señales de salida. El material podría utilizar la fuerza mecánica para calcular aritmética compleja o detectar frecuencias de radio para comunicar señales de luz específicas, entre otras posibles aplicaciones.
Los investigadores creen que estos circuitos integrados se pueden programar para realizar prácticamente cualquier tarea: de esta manera, podrían aplicarse en sistemas autónomos de búsqueda y rescate, en reparaciones de infraestructura e incluso en materiales híbridos que sean capaces de detectar y aislar microorganismos en el aire.
Referencia
Mechanical integrated circuit materials. Ryan Harne et al. Nature (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-022-05004-5
