可以吃的「逻辑门」：这些科学家把甜点做成了「迷你计算机」

机器之心

发布于 2022-05-06 13:41:16

2900

发布于 2022-05-06 13:41:16

文章被收录于专栏：机器之心

机器之心报道

编辑：张倩

与、或、非等逻辑门是计算机科学的基本模块，也是我们在学习计算机相关知识时的入门课程。但你有没有想过，它们还可以用来制作糖果。

在过去的十年间，我们见证了食品领域的很多创新，比如 3D 打印食物、可食传感器、机器人料理、AR 用餐等，但迄今为止，这些创新都还是在现有食物的基础上使用技术。

澳大利亚莫纳什大学的一项创新打破了这一局面：他们创造了一种名为「Logic Bonbon（逻辑夹心糖）」的系统，将「逻辑门」直接嵌入了糖果里。

Logic Bonbon 包括一个预制的空心糖果，以及三个不同的「逻辑门」选项，允许调味液体流入糖果。

有了这些逻辑门，你可以将不同的液体引入糖果的中空区域，从而形成不同的味道和颜色组合。此外。Logic Bonbon 还有一个透明的顶层，你可以透过这个顶层看到逻辑门「运行」之后的最终结果。

在过去的三个月里，研究者邀请了 10 名参与者来测试该系统，让他们用不同的味道组合去填充自己的糖果。

「通过与 Logic Bonbon 的互动，参与者可以实际体验和学习逻辑运算。它其实可以称得上是一个微型可食用计算机，它需要输入、执行计算并以不同的组合输出结果，同时显示不同的表情和味道，让用户体验计算的『味道』，」该研究的第一作者、莫纳什大学 Exertion Games Lab 研究者 Jialin Deng 表示。

「这个项目表明，即使像食材、餐饭这样简单的东西也可以被用作一种媒介，用来向人们介绍计算机的概念，」论文合著者、Exertion Games Lab 负责人 Florian ‘Floyd’ Mueller 表示。

该项目未来可能的研究方向包括开发更复杂的食物计算系统，进一步探索如何支持餐厅为食客提供独特的用餐体验。

论文链接：https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3491102.3501926

技术细节

将 Logic Bonbon 当成一个计算机组件来设计

1、模块化

Logic Bonbon 系统的模块化是一种设计特征，它将系统细分为可以独立创建的较小部分。它们也可以与不同系统的模块互换。Logic Bonbon 系统的每个基本单元都由一组输入模块、一个逻辑门和一个输出模块组成，如图 3 所示。

不可食用的输入模块由一个 3D 打印的底座（图中的 mount，作为托住主体的底盘，同时往上传输液体）、两个流体容器（图中的 fuid reservoir）和两个 L 形接头组成。此外，两个流体回收器（fuid recycler）与底座的另一侧连接，以回收多余的流体。Logic Bonbon 系统的这些部分是不可食用的，可食用部分由多层结构的逻辑门和输出模块组成。

2、Logic Bonbon 的多层结构

受具有平面或夹层结构的微流体芯片的启发，Logic Bonbon 被设计成多层结构，每层都有特定的流体装置和逻辑功能。Logic Bonbon 可以执行「与」、「或」、「异或」逻辑运算。下图 4 展示了可以执行「与」门的 Logic Bonbon 结构。

「底座连接器层（base connector layer」的底侧连接到底座，顶侧连接到「逻辑门层（logic gate layer）」。逻辑门层在实现计算方面起着关键作用。在这一层的顶部是另一个连接器层，它连接到两个「室层（chamber layer）」，其中一个具有溢流口（overfow vent）。这两个室层将填充流体，因此起到显示器的作用，指示计算是否成功。如果两个室层达到最大容量，多余的流体将通过溢流口排出。半透明的「窗口层」位于顶部，为用餐者提供了室层的视图，以便他们可以看到计算是否成功，成功则表示糖果可以吃了。

与 Logic Bonbon 交互

用餐者与 Logic Bonbon 的交互始于他们对输入模块中的液体管施加压力，液体管中装着不同口味的调味汁。

图 5 展示了一个 Logic Bonbon 系统的例子，它带有两个偏好输入「x」和「y」。