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つなげて、ひねって、押しつぶすと形が変わる。しかも、いま自分がどんな形になっているのかを、ブロック自身が知っている。MIT（マサチューセッツ工科大学）のマルワ・アルアラウィ（Marwa AlAlawi）さんらのチームが、そんな3Dプリントの積み木「Bifur-circuits（バイファー・サーキット）」を作った。椅子からお茶のテーブルに姿を変え、形に合わせて画面に表示を出す家具も試作している。成果は、人とコンピューターのやりとりを扱う国際会議 UIST 2026 で発表された。
形を変えられる材料は、形の数が少なかった
土台にあるのは「メカニカル・メタマテリアル」という考え方だ。小さな同じ形の単位をたくさん並べて、並べ方の工夫で、素材そのものには無い性質を持たせる。チームが使ったのは「オーセティック」と呼ばれる種類で、ふつうのゴムとは逆に、引っ張ると細くならずに横にも広がる。
この手の構造は、押すと形を変える表示装置や、形の変化で読み取るセンサー、周波数を切り替えるアンテナなどに使われてきた。チームも以前、オーセティックの構造で形を変えるアンテナを作っている。ただ、その構造が安定して取れる形は3つだけだった。1つの構造が取れる形が少なければ、作れるものの幅も狭くなる。
ある角度を越えると、パチンと別の形へ
そこで持ち込んだのが「分岐（バイファーケーション）」という力学の性質だ。つなげたブロックを軸のまわりに回していくと、ある角度の境目を越えたところで、構造がパチンと別の安定した形に移る。ブロック1つでは取れない形が、つながったブロックの集まりでは取れるようになる。
形を変える方法は2段構えになっている。1つは、ブロックを足したり外したりする組み立ての段階。もう1つは、組み上がった構造を回したり押したりして、分岐で別の形に移す段階だ。論文によれば、取れる形の数は、つなげるブロックの数が増えるほど指数関数的に増える。アルアラウィさんは MIT のニュースで、ブロックを1つ足すだけで、同じ構造から取れる組み合わせがぐっと増える、と話している。
形を変えても、電気は切れない
上の絵は想像図だ。この積み木の本当の工夫は、もう一段先にある。ブロックの中には、曲げても電気を通す素材が通り道として組み込まれていて、ブロックをつなぐと、隣どうしの間に回路ができる。つなぎ方や回し方が変わると、できる回路も変わる。チームは、どの形でも有効で、しかも形ごとに違う回路ができるように、ブロックの中の配線を設計した。
だから外に配線を引かなくても、回路の状態を読むだけで、いま全体がどんな形になっているかが分かる。回しても、押しても、ひねっても、電気のつながりは保たれる。試験では1万回押しつぶしても、電気のつながりは失われなかった。形を読み取るのにかかる時間はブロックの数に比例して延び、20個つないだ構造で約5秒だった。
曲げても電気を通す素材として使ったのは、市販の柔らかい導電性の 3D プリント用素材だ。アルアラウィさんは、この素材の性質が設計の制約になり、ブロックどうしの感知のしかたまで決めることになった、と振り返っている。
家具から、ゲームのコントローラーまで
試作品の1つは、椅子からお茶のテーブルに変わり、物入れにもなり、しまうときは平らにたためる家具だ。家具は自分の形を感知して、電子表示に伝える。もう1つは、どんな形に組んだかによって、起動するゲームが変わるコントローラーである。
上の絵も想像図である。チームは、Autodesk Fusion 360 で形を組み立てる設計ツールと、形をリアルタイムで見分けるシミュレーションの道具、それに複数の材料を一度に出せる3Dプリンター向けの作り方を用意した。設計した積み木は、1回の印刷でまとめて作れる。
使い道として挙げているのは、手術やけがのあとに姿勢を変える手助けをするリハビリの道具、柔らかいロボットの、相手をつぶさずにつかむ手、組み替えられる災害用の避難所などだ。
いまの積み木は、形を変えるのも人の手だ。アルアラウィさんは、どんな形にも組めて、構造として安定し、自分で動かせる積み木を作れたらおもしろい、と次の目標を語っている。形を変えることと、自分の形を知ることを、材料そのものに持たせる。家具や道具が「いまどんな形か」を自分で伝えてくる、その最初の一歩になる研究だ。
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画像について
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