Radical Atoms – Wenn Materialien zu Maschinen werden

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Es ist Ars Electronica Festival und das oberösterreichische Linz bringt sich in Avantgarde-Stimmung. Es passiert nicht jeden Tag, dass man die gesamte Kaderschmiede von Hiroshi Ishii, Leiter der Tangible Media Group, zu sehen bekommt. Die Forschungen Ishiis, seiner Alumni und der PhD-Anwärter des Tech-Prestige-Campus bilden das inhaltliche Highlight der Konferenz. Im Mittelpunkt steht die Frage: Wie kommunizieren und interagieren wir in einer Welt, in der sich die Grenzen zwischen haptisch und digital, zwischen Design und Technologie, Stillstand und Bewegung, Natur und Maschine aufheben?

Next Level Digital Transformation

Seit etwa einem halben Jahrhundert beschäftigt uns die digitale Revolution. Wir leben im Zeitalter der Computer und des Internets. Aktuell erleben wir den Sprung von Desktop zu Mobile, die Computer werden kleiner und kommen mit (biokompatiblen) Wearables bald noch näher an unseren Körper. Wir gewöhnen uns daran, mit Siri zu sprechen. Auch selbstfahrende Autos sind mittlerweile keine futuristische Sci-Fi-Vision mehr. Dennoch sind wir immer noch am Ausverhandeln von Benimm-Regeln in sozialen Netzwerken, am Diskutieren über Netzneutralität oder am Pokémon Go spielen. Kurz: Wir müssen uns immer noch zurechtfinden.

Währenddessen dringt das Konzept von Radical Atoms bereits in Möglichkeitsräume einer Zukunft vor, in der mit Hilfe von Robotics, Bio- und High-Tech-Materialen die digitale Welt mit der physischen konvergiert.

„I think the next 20 to 30 years is really driven by advances in robotics. When we think about robotics, normally we think about androids or machines to fabricate things and what not. But our belief is that it’s going to bring digital computation into the physical world. And so, empowered by advances in robotics, we can give life and physicality to things that before were only on the computer screen.“  Sean Follmer, PhD, Prof. für Mechanical Engineering an der Standford University und Alumni des MIT Media Labs.

Vom GUI zu TUI zu Radical Atoms

Die Evolution der Schnittstellen zwischen Mensch und Computer begann bei den Graphic User Interfaces (GUI), den grafischen Nutzeroberflächen, wie wir es von Betriebssystemen oder Websites kennen.

Die nächste Stufe werden Tangible User Interfaces sein, wie uns Projekte wie Sandscape oder inFORM zeigen. Sandscape ist ein haptisches Interface, das als Planungswerkzeug in der Raumplanung eingesetzt werden kann. Jede Veränderung des Materials wird in Echtzeit im digitalen Modell angepasst. Außerdem manifestieren sich dabei digitale Informationen in unserer anfassbaren Welt. Der Feststoff wird zum Träger von Digitalität und wird so versatil wie digitale Information selbst.

Das Projekt „SandScape“: Physische Manifestation des Digitalen. Digitale Manipulation des Physischen. Credits: © Florian Voggenhuber

Das Projekt „SandScape“: Physische Manifestation des Digitalen. Digitale Manipulation des Physischen.
Credits: © Florian Voggenhuber

inFORM wiederum zeigt uns, wie eine Art physische Telepräsenz aussehen könnte. Wie sich Bewegungen und Handlungen einer Person in Wien an anderer Stelle physisch manifestieren können. Wir können sozusagen unsere Arme durch sonst unüberbrückbaren Raum ausstrecken, aber auch Formen und Oberflächen durch den virtuellen Raum in die Realität transferieren.

inFORM at Cooper Hewitt from Tangible Media Group on Vimeo.

Züchten statt herstellen

Die Vision des Tangible Media Labs geht noch weiter: Die nächste Stufe dieser Interfaces sind die Materialien selbst. Die Vision: Starre Atome vor den Bildschirmen und die Pixel hinter den Bildschirmen ergänzen einander und werden zu dynamischen Radical Atoms. Das sind programmierbare lebende Materialien, die gezüchtet, statt industriell gefertigt werden. Sie sind adaptiv und merkfähig, die Dynamik wohnt ihnen selbst inne. Mechemical Engineering statt Mechanical Engineering.

Am anschaulichsten ist das Projekt BioLogic von Lining Yao. Sie macht sich die Eigenschaften vom Bacillus subtilis, Heubazillen, zunutze. Diese Bakterien reagieren auf Veränderungen in der Luftfeuchtigkeit. Sie nehmen die Feuchtigkeit aus der Luft auf und werden größer. Nimmt die Luftfeuchtigkeit ab, geben die Bakterien das Wasser wieder ab und ziehen sich zusammen. Auf Basis dieser Erkenntnis hat Lining Yao funktionale Sportkleidung hergestellt, die sich während der Nutzung je nach Körperwärme und Schweißproduktion ganz von selbst verändert. Die Bakterien werden zu Nanosensoren und Auslöser gleichzeitig. Sie werden per 3D-Druck angebracht.

Lining Yao hat für BioLogic den A’Design-Award für Wearable Technologies 2016 gewonnen. Credits: © Tangible Media Group / MIT Media Lab

Lining Yao hat für BioLogic den A’Design-Award für Wearable Technologies 2016 gewonnen.
Credits: © Tangible Media Group / MIT Media Lab

„We’re excited about utilizing the unique behavior of living material for design,“ sagt Yao gegenüber Fastcoexist. „Unlike engineered artifacts, living matter can duplicate, evolve, and die. For example, would it be lovely if your daughter’s favorite shoes can grow bigger as she is growing older?“

Auch andere Einsätze werden bereits erprobt, z.B. in Form von Teebeuteln oder Lampen, deren Design sich durch Abwärme verändert

Credits: © Tangible Media Group / MIT Media Lab

Credits: © Tangible Media Group / MIT Media Lab

Das neue Verhältnis zwischen Mensch, Maschine und Material?

Die Frage drängt sich auf: Ab wann ist in dieser Entwicklung ein Material eine Maschine? Eine Maschine übernimmt traditionell Aufgaben und Funktionen, verarbeitet, übersetzt, nimmt A und macht es zu B. Was, wenn dieser Übertrag bald nicht mehr notwendig ist und die Materialien diese Veränderungen in Form, Funktion oder Farbe selbst vollziehen?

Sowohl Tangible User Interfaces als auch die Evolutionsstufe der Radical Atoms werden enorme Auswirkungen auf die physische Welt der Zukunft haben: Auf die Planung, Erzeugung, Nutzung von Objekten und Interaktion zwischen Mensch und Mensch sowie Mensch und Computer. Der Designleitsatz „Form follows Function“ bekommt dann eine völlig neue Lesart. Produktdesigner geben in Zukunft nur den Funktionalitätsraum vor, der Endnutzer selbst verändert das Produkt nach Belieben, auch nach der Produktion. Vieles von dem, was uns umgibt, ist möglicherweise funktional oder hat versteckte Eigenschaften, die erst in Erscheinung treten, wenn die Umwelt dies verlangt. Die Materialien der Zukunft sind multimodal, steuerbar, adaptiv, selbstreparierend, selbstreinigend und biologisch abbaubar. Wie wird das die Objekte, Kleidung, Tische, Möbel, Häuser verändern, die darauf aufbauen? Vielleicht in etwa so:

Lift-Bit ist das erste digital gesteuerte Sofa der Welt und damit wohl das erste Möbelstück im Internet der Dinge.

Der Anfang ist gemacht

Was wir nicht vergessen dürfen: Die hier beschriebene Entwicklung steht erst ganz am Anfang. Während die haptischen Interfaces (TUIs) vielerorts den Prototypenstatus erreichen, sind die Radical Atoms in frühen R&D-Phasen. Der Gesamtfortschritt ist abhängig vom Fortschritt vieler kleiner Baustellen: mikroelektromechanische Systeme (MEMS), die Weiterentwicklung von Motoren, Piezoelektrik, Kohlenstoffnanoröhren, elektroaktive Polymere und Nitenol. Was diese Forschung trägt, ist die faszinierende Vision einer digital gesteuerten Materialzukunft, die mit dem Engineering von heute nicht mehr viel zu tun haben wird.