Nhà khoa học Skylar Tibbits cùng nhóm của ông tại phòng thí nghiệm vật liệu tự lắp ghép (Self-Assembly Lab) thuộc viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã trình diễn một chiếc ghế rất đặc biệt, mặc dù kích thước 15 x 15 cm không thể ngồi được nhưng nó có thể tự lắp ghép trong môi trường nước mà không cần đến sự hỗ trợ của con người.
Phòng thí nghiệm của Skylar Tibbits là nơi sản sinh ra rất nhiều vật liệu độc đáo với khả năng tự lắp ghép hay lập trình để làm một điều gì đó. Chiếc ghế nói trên là sản phẩm của một dự án có tên Fluid Assembly Furniture - tạm dịch là dự án đồ nội thất tự lắp ghép trong môi trường lỏng, trong đó các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu về cách các cấu trúc có thể tự động lắp ráp trong một môi trường không kiểm soát như nước.
Trong video dưới đây, bạn có thể thấy 6 khối màu trắng được thả vào một bể nước. Một luồng khí được thổi liên tục vào bể nước khiến những khối cấu trúc chuyển động hỗn loạn nhưng sau cùng, các khối tương tác ngẫu nhiên với nhau và gắn kết, tạo nên một chiếc ghế thu nhỏ.
Xem qua video thì mọi thứ trông rất đơn giản nhưng để khiến vật liệu tự lắp ghép như vậy lại là điều không hề dễ dàng. Mọi biến số như kích thước, trọng lượng và hình thái học của từng khối cấu trúc, lực chuyển động trong nước, lượng nước v.v.. Đều tác động đến hiệu quả tự lắp ghép của chiếc ghế. Trong nguyên mẫu này, chiếc ghế được làm từ 6 thành phần. Mỗi thành phần được đính các thỏi nam châm nhỏ và sở hữu các điểm ghép nối độc nhất cho phép khối này có thể ghép và khóa lại với khối kia. Baily Zuniga - một nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm giải thích: "Ở cự ly gần, mỗi khối có thể ráp nối dễ dàng với khối tương ứng nhưng khi nó gặp phải khối không đúng thì nó không thể ráp nối."
Cách thức các khối cấu trúc có thể tìm được khối phù hợp và ghép lại là kết quả của phương pháp Thử và Sai (Trial & Error) - khối này trôi gần khối kia cho đến khi tìm được khối phù hợp với nó. Video được quay timelapse nên chỉ dài vài phút nhưng thực tế quá trình này mất đến 7 giờ để các khối có thể lắp ghép thành chiếc ghế hoàn chỉnh. Zuniga nói: "Nếu tìm ra được cách khiến các khói có thể thay thế cho nhau tốt hơn sẽ giúp tăng xác suất các khối có thể tìm ra khối tương ứng còn lại. Qua đó khiến tốc độ lắp ghép sẽ nhanh hơn đáng kể."
Nhanh hơn vẫn tốt nhưng cần phải cân bằng khéo léo giữa sự ngẫu nhiên và sự điều khiển trong quá trình tự lắp ghép của cấu trúc. Nếu bạn tăng tỉ lệ điều khiển trong hệ thống - ở đây là tăng quá nhiều lực đẩy của luồng khí, các khối cấu trúc có thể bị kẹt lại thành một cục không đúng hình dạng mong muốn. Trong khi đó nếu tăng tính ngẫu nhiên - tăng số lượng khối cấu trúc, bạn sẽ mất khả năng điều khiển để các khối cấu trúc có thể định hình hình dạng cuối cùng. Nhà nghiên cứu Athina Papadopoulou cho biết dự án chiếc ghế này thực tế được điều khiển khá nhiều để có được kết quả như mong muốn.
Nói chung nghiên cứu trên vẫn rất thú vị. Sự linh hoạt sẽ cho phép một vật thể thích ứng và điều này sẽ rất hữu ích trong nhiều tình huống thực tế, chẳng hạn như các cấu trúc dưới nước cần được tự sửa chữa. Tuy nhiên, trong tình huống lắp ghép những đồ nội thất hay một số thiết kế được định hình sẵn, hiệu năng vẫn là yếu tố quan trọng hơn cả. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang thu thập dữ liệu định lượng về dự án để hiểu rõ hơn tại sao một số vật liệu và hình dạng nhất định lại có thể tự lắp ghép tốt hơn so với số khác. Sau cùng, nhóm nghiên cứu sẽ lên kế hoạch tạo ra một chiếc ghế tự lắp ghép đủ lớn để chúng ta có thể ngồi lên và chứng minh khả năng tự lắp ghép của hàng trăm chiếc ghế cùng lúc.
Theo: Wired
