Tecnologia de vida sustentável | CiênciaDaily

É agora evidente que os artefactos tecnológicos produzidos em massa no nosso mundo cada vez mais densamente povoado – sejam dispositivos electrónicos, automóveis, baterias, telefones, electrodomésticos ou robôs industriais – estão cada vez mais em conflito com os ecossistemas delimitados sustentáveis ​​alcançados pela vida. organismos baseados em células ao longo de milhões de anos. As células proporcionam aos organismos interações ambientais suaves e sustentáveis ​​com reciclagem completa dos componentes materiais, exceto em alguns casos notáveis, como a criação de oxigénio na atmosfera e das reservas de combustíveis fósseis de petróleo e carvão (como resultado da falta de biocatalisadores). No entanto, o fantástico conteúdo de informação das células biológicas (gigabits de informação apenas no ADN) e as complexidades da bioquímica das proteínas para o metabolismo parecem colocar uma abordagem celular muito além das capacidades actuais da tecnologia, e impedem o desenvolvimento de tecnologia intrinsecamente sustentável.

SMARTLETs: pequenos módulos que mudam de forma e que se auto-organizam coletivamente em sistemas maiores e mais complexos

Uma recente revisão de perspectiva publicada na revista de alto impacto Materiais avançados este mês por pesquisadores do Centro de Pesquisa de Materiais, Arquiteturas e Integração de Nanomembranas (MAIN) da Universidade de Tecnologia de Chemnitz, mostra como uma nova forma de Tecnologia Viva com alto conteúdo de informação está agora ao nosso alcance, baseada em módulos eletrônicos microrobóticos chamados SMARTLETs , que em breve será capaz de se automontar em organismos artificiais complexos. A pesquisa pertence ao novo campo da Morfogênese Microeletrônica, a criação de forma sob controle microeletrônico, e baseia-se no trabalho dos anos anteriores na Universidade de Tecnologia de Chemnitz para construir módulos eletrônicos de película fina autodobráveis ​​e autolocomotores, agora carregando minúsculos módulos eletrônicos de silício. chips entre as dobras, para um aumento maciço nas capacidades de processamento de informações. Informações suficientes podem agora ser armazenadas em cada módulo para codificar não apenas funções complexas, mas também receitas de fabricação (genomas eletrônicos) para salas limpas, para permitir que os módulos sejam copiados e evoluídos como células, mas com segurança devido ao controle de reprodução através de salas limpas operadas por humanos. instalações.

Autoconsciência elétrica durante a automontagem

Além disso, os chips podem fornecer capacidades de aprendizagem neuromórficas, permitindo-lhes melhorar o desempenho durante a operação. Uma outra característica fundamental da automontagem específica destes módulos, baseada na correspondência de códigos de barras físicos, é que as conexões elétricas e fluídicas podem ser alcançadas entre os módulos. Estes podem então ser empregados para tornar os chips eletrônicos a bordo “conscientes” do estado de montagem e de possíveis erros, permitindo-lhes direcionar o reparo, corrigir a montagem incorreta, induzir a desmontagem e formar funções coletivas abrangendo muitos módulos. Tais funções incluem comunicação estendida (antenas), captação e redistribuição de energia, sensoriamento remoto, redistribuição de materiais, etc.

Então porque é que esta tecnologia é vital para a sustentabilidade?

A descrição digital completa da fábrica para módulos, para os quais, na verdade, apenas um número limitado de tipos é necessário, mesmo para organismos complexos, permite que seu conteúdo material, originador responsável e exposição ambientalmente relevante sejam lidos. O professor Dagmar Nuissl-Gesmann, do Departamento Jurídico da Universidade de Tecnologia de Chemnitz, observa que “esta documentação refinada de responsabilidade intrínseca até escalas microscópicas será uma virada de jogo ao permitir a atribuição legal de responsabilidade ambiental e social para nossos artefatos técnicos”.

Além disso, as capacidades de autolocomoção e automontagem-desmontagem permitem que os módulos sejam autoclassificados para reciclagem. Os módulos podem ser recuperados, reutilizados, reconfigurados e reimplantados em diferentes organismos artificiais. Se estiverem danificados, então os seus tipos limitados e documentados facilitam a reciclagem personalizada eficiente de materiais com protocolos estabelecidos e otimizados para estas entidades classificadas e agora idênticas. Estas capacidades complementam outras vantagens mais óbvias em termos de desenvolvimento de design e reutilização neste novo meio reconfigurável. Como observa o Prof. Marlen Arnold, especialista em Sustentabilidade da Faculdade de Economia e Administração de Empresas: “Mesmo em altos volumes de uso de implantação, essas propriedades poderiam fornecer a esta tecnologia um nível de sustentabilidade até então sem precedentes, o que estabeleceria o padrão para tecnologias futuras para compartilhar nosso planeta com segurança conosco.”

Contribuição para a tecnologia viva europeia

Esta investigação é uma primeira contribuição da MAIN/Chemnitz University of Technology, como novo membro do European Centre for Living Technology ECLT, com sede em Veneza”, afirma o Prof. Oliver G. Schmidt, Diretor Científico do Centro de Investigação MAIN e acrescenta que “É fantástico ver que a nossa profunda colaboração com a ECLT está a dar frutos tão rapidamente, com benefícios transdisciplinares imediatos para diversas comunidades científicas.” “A investigação teórica na ECLT tem necessitado urgentemente de novos sistemas tecnológicos capazes de implementar as propriedades essenciais dos sistemas vivos .” comenta o Prof. John McCaskill, co-autor do artigo e diretor de aterramento da ECLT em 2004.