4D-печать может применяться даже для спасения жизней – в аварийных зонах для оказания помощи во время чрезвычайных ситуаций. 4D-печать может использоваться для строительства труб, которые усаживаются или расширяются в зависимости от их контакта с водой; будучи примененными для конструкции аварийных стоков, они могут расти в размерах и затем сжиматься, когда чрезвычайная ситуация изменяется. 4D-печать также может быть применена в местах укрытия от чрезвычайных ситуаций и лагерях беженцев, где строения смогут собираться даже неквалифицированными рабочими.
Чтобы воплотить некоторые из этих концепций в реальность, лаборатория Тиббитса сотрудничает с производителем 3D-печати Stratasys. Эта компания разработала печатный материал, который при помещении в воду расширяется на 150%. Тиббитс и его команда применяют геометрию, чтобы обеспечить точность того, как объект может разворачиваться и изменяться под определенным углом, а не просто увеличиваться в размерах. Это отличается от того, как 3D-принтер традиционно работает с чертежом; чтобы сделать что-то в 4D, принтер получает геометрический код с измерениями, которые определяют, как напечатанная продукция сможет изменяться под внешним воздействием, таким как попадание воды, движение или изменение температуры. Геометрический код определяет направление, углы и степень, в которой материал может деформироваться и изгибаться.
Тиббитс продемонстрировал
[178] концепцию 4D-печати в своей видеолекции TED в 2013 году, когда единая нить печатного материала сама складывалась в слово «MIT». Он отмечает, как ученые смогли программировать физические и биологические материалы с использованием нанотехнологий, чтобы изменять их форму и свойства. Тиббитс признает, что сделать эту технологию применимой в использовании человеком гораздо сложнее, но это не остановило его лабораторию в изучении новых возможностей. Он предполагает, что строительство может стать областью применения подобных материалов. Тиббитс говорит, что его лаборатория тесно сотрудничает с отраслевыми партнерами для внедрения этой концепции в бизнес.
Тиббитс также видит перспективы применения 4D-печати в производстве спортивной одежды. Он приводит в качестве примера пару кроссовок, которые могут изменять свои свойства и форму в зависимости от условий:
Если я побегу, кроссовки должны перейти в режим бега. Когда я играю в баскетбол, они адаптируются и начинают сильнее поддерживать мои лодыжки. Если я пойду по траве, их подошва должна стать более рельефной, и они должны становиться водонепроницаемыми, когда идет дождь. Обувь, разумеется, не поймет, что вы играете в баскетбол, но об этом может сигнализировать то, какую энергию затрачивают ваши ноги или какой тип силы они прикладывают. Обувь может трансформироваться в зависимости от давления. Также в качестве сигнала можно использовать изменение влажности или температуры.
Эта концепция также может применяться на более масштабном уровне, например в архитектуре, где форма и структура здания может корректироваться в зависимости от погоды, времени суток, возможностей людей и особых социальных требований. Такая система 4D-печати могла бы изменить методы работы архитекторов и инженеров в ходе проектирования и строительства зданий.
Тиббитс задается вопросом: «Что если бы мир состоял из людей, машин и материалов, которые находятся в постоянном сотрудничестве? Если бы они обладали дополнительными свойствами, между ними происходило бы более эффективное взаимодействие». По мере развития AR-технология будет стремиться к двустороннему диалогу в реальном времени с изменяющимися потребностями пользователя и окружающей среды. AR в перспективе перестанет быть сложным наложением и станет динамичным, полезным в применении и подстраивающимся под нужды пользователя инструментом. Концепция Тиббитса может быть интегрирована в AR, наделяя объекты встроенным адаптивным поведением, позволяя им расти и адаптироваться подобно живым объектам, реагирующим на изменения внешней среды.
Редактор реальности
Валентин Хеун, исследователь группы жидкостных интерфейсов MIT Media Lab, также рассматривает AR как двухсторонний разговор между пользователем и средой. В своем выступлении в 2016 году на выставке Augmented World Expo в Кремниевой долине Хеун заявил:
Конечно, интересно наблюдать со стороны за тем, как AR изменяет среду при работе с данными, видео и т.д. Но когда у вас появляется возможность двустороннего взаимодействия, у вас появляется мощный инструмент, который по своим свойствам сравним с цифровой версией швейцарского армейского ножа, который позволяет изменять характеристики окружающего мира.
Хеун разработал приложение iOS под названием Reality Editor
[179] с целью перепрограммировать физический мир с помощью AR. Приложение позволяет вам связывать «умные» объекты вокруг вас, виртуально соединяя их пальцем на экране вашего смартфона или планшета. «В действительности это только начало; это небольшой первый шаг, который позволит выяснить, как мы можем связать вещи вокруг нас друг с другом, сделать их нестатичными и как мы будем с ними взаимодействовать? Пока что мы еще не можем этого делать», – говорит Хеун
[180]. Он считает, что Reality Editor будет тем самым цифровым инструментом, который позволит вам подключаться к физическим предметам и манипулировать ими.
Это приложение не работает с готовыми потребительскими продуктами; оно работает на открытой платформе под названием Open Hybrid, где вы можете назначить с помощью AR дополнительные виртуальные функции физическому объекту. В настоящее время это делается при помощи стикера (похожего на QR-код), применяемого к физическим объектам, к которым вы хотите подключить дополнительные функции. По мнению Хеуна, в будущем, когда будет внедрено встроенное в приложение распознавание образов, это уже не понадобится. Хеун использовал сеть Open Hybrid, чтобы продемонстрировать пример, в котором он соединил лампу, стул и свою машину, чтобы упростить процесс ухода с работы. Он говорит: «Представьте, что стул, на котором вы сидите, реагирует на окружающую вас обстановку, поэтому, когда вы уходите, окружающая среда реагирует на вас». Когда вы встаете со своего кресла на работе и выходите из кабинета, лампа сама выключается, а автомобиль активируется, заводится и в нем включается кондиционер, настроенный на определенную температуру.
Используя Open Hybrid, вы также можете объединять функции одного объекта с другим, создавая в приложении последовательность от одного компонента к другому. Например, если вы хотите, чтобы ваш кухонный комбайн был оснащен таймером, наведите камеру вашего смартфона или планшета на соответствующее устройство и используйте приложение Reality Editor, чтобы провести линию от другого объекта, оснащенного таймером, например, от тостера, к кухонному комбайну. Эти два объекта будут автоматически подключены к серверу Open Hybrid. Подобно активации компьютеров и 4D-печати, редактор реальности может расширить как наши возможности, так и возможности различных объектов.
