Материалы сконструированы в виде цепочек идентичных моторизованных шарниров, соединенных эластичной структурой. Каждый шарнир содержит микроконтроллер, отслеживающий собственное движение, запоминающий прошлые состояния и обменивающийся информацией с соседними элементами. Такое распределенное устройство позволяет материалу координировать поведение локально, без единой системы управления. Со временем структура обучается реагировать на внешние воздействия, регулируя движение и взаимодействие каждого шарнира.

Обучение метаматериалов происходит через повторяющиеся взаимодействия: сгибая одни шарниры и направляя другие в нужную конфигурацию. С каждым циклом система обновляет усилие, прилагаемое каждым шарниром. В итоге материал учится самостоятельно воспроизводить обученную форму при том же входном сигнале, забывать старые конфигурации и запоминать новые или хранить несколько форм, переключаясь между ними.

По словам исследователей, ученых из Амстердамного университета, самое захватывающее в этих метаматериалах — это способность к развитию. Как только система начинает обучаться, возможности того, куда это может ее привести, кажутся почти безграничными. Такая способность развивать поведение без централизованного контроля знаменует переход от программируемых материалов к системам, способным адаптироваться в реальном времени, пишет IE.

Подобно простым живым организмам, материалы могут захватывать объекты и перемещаться по поверхностям. Каждый шарнир прилагает крутящий момент на основе локальной информации, меняя жесткость и предпочтительное положение, что позволяет всей цепочке динамически перестраиваться в ответ на условия окружающей среды.

Следующий шаг — переход от статических форм к зависимому от времени поведению, чтобы можно было переключаться между паттернами движения (например, ползать или перекатываться). Также исследователи планируют изучить поведение системы в условиях неопределенности, когда обучение происходит при шумах, а реакции становятся вероятностными. Работа отражает растущий интерес к материалам, сочетающим физическую структуру с адаптивным интеллектом, открывая новые пути в робототехнике, мягких машинах и отзывчивых системах.

Американские исследователи разработали акустический метаматериал с изменяемыми свойствами, способный управлять звуковыми волнами, изгибая, ослабляя или фокусируя их. Более того, он обладает способностью настраиваться в реальном времени, используя практически бесконечное количество возможных форм.