Революционную разработку — мягкую метаповерхность, которая одновременно меняет форму, реагирует на касания и показывает изменения цветом, — представили инженеры из Университета Райса (США) и Университета Кенхи (Южная Корея). Устройство способно стать основой для принципиально новых интерфейсов, где взаимодействие с техникой строится не только на визуальном восприятии, но и на осязании. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
В основе платформы — массив мягких эластомерных пикселей размером 6×6, управляемых электромагнитами под поверхностью. За счет магнитных сил притяжения и отталкивания система поднимает или опускает отдельные пиксели с точностью до миллиметра, формируя более 1030 разных конфигураций. При этом материал остается прочным: поверхность можно сжимать, давить и скручивать, не повреждая ее структуру.
Для отслеживания собственной формы метаповерхность оснащена датчиками инерциального измерительного блока — они непрерывно фиксируют локальный наклон участков и восстанавливают общую геометрию без внешних камер. Параллельно работает светодиодная матрица RGB размером 7×7: она меняет цвет в зависимости от деформации, фактически превращая платформу в динамический трехмерный дисплей. В одном из экспериментов система имитировала океанские волны под миниатюрным бумажным корабликом, синхронизируя цветовую модуляцию с эффектом ряби.
Мы тратим много времени и ресурсов на совершенствование вычислительной мощности и жесткой электроники. Но люди не такие. Мы взаимодействуем с миром через прикосновения, деформацию и движение. Мы пытаемся разработать системы, которые будут взаимодействовать с людьми более естественным и интуитивно понятным образом.
Ученый объяснил идею на примере выбора авокадо: чтобы понять, созрел ли плод, недостаточно просто посмотреть — нужно потрогать. Именно механическое взаимодействие дает нужную информацию. По замыслу команды, их поверхность должна работать так же: сообщать о своем состоянии одновременно физически и визуально.
Еще одна сложная инженерная задача — точный контроль мощных магнитных сил в реальном времени. Когда магниты находятся близко, притяжение становится очень сильным, и управлять движением непросто. Исследователи рассказали, что разработали простую аналитическую модель, которая предсказывает необходимое напряжение для получения нужной формы. Это позволило сократить время расчетов с минут до секунд и обеспечить быструю смену конфигураций.
Создатели видят у технологии широкий спектр применений — от тактильных образовательных инструментов и мягкой робототехники до интерфейсов виртуальной и дополненной реальности и решений для людей с нарушениями зрения. Цель команды — создать не пассивные экраны, а активные поверхности, дающие человеку двустороннюю обратную связь: и тактильную, и визуальную.
Ранее Наука Mail рассказывала, что ультратонкая метаповерхность заменит громоздкую оптику.
