食べられる「論理ゲート」：科学者たちはデザートを「ミニコンピューター」に変えた

過去 10 年間で、食品業界では 3D プリント食品、食用センサー、ロボット調理、AR ダイニングなど、多くのイノベーションが見られましたが、これまでのところ、これらのイノベーションは依然として既存の食品に対するテクノロジーの使用に基づいています。

オーストラリアのモナッシュ大学の革新的なアイデアがこの状況を打破しました。彼らは「ロジック ボンボン」と呼ばれるシステムを開発し、キャンディーに直接「ロジック ゲート」を埋め込んだのです。

Logic Bonbon には、あらかじめ作られた中空のキャンディーと、フレーバー液体をキャンディーに流し込む 3 つの異なる「ロジック ゲート」オプションが含まれています。

これらのロジック ゲートを使用すると、キャンディーの中空部分にさまざまな液体を導入して、さまざまなフレーバーと色の組み合わせを作成できます。また。 Logic Bonbon には透明なトップ レイヤーもあり、これを通してロジック ゲートが「実行」された後の最終結果を確認できます。

研究者たちは3か月間にわたり、10人の参加者を対象にこのシステムをテストし、参加者にはそれぞれ異なるフレーバーの組み合わせでキャンディーを詰めるよう依頼した。

「ロジックボンボンとのインタラクションを通じて、参加者は実際に論理演算を体験し、学ぶことができます。これは、入力を必要とし、計算を実行し、さまざまな組み合わせで結果を出力し、さまざまな表現とフレーバーを表示する、実際には食べられる小型コンピュータと呼べるもので、ユーザーはコンピューティングの「フレーバー」を体験できます」と、研究の筆頭著者であり、モナシュ大学エクサーションゲームラボの研究者であるジアリン・デン氏は述べた。

「このプロジェクトは、食材や食事のような単純なものでも、人々にコンピューターの概念を紹介する媒体として使用できることを示しています」と、論文の共著者でエクサーション・ゲームズ・ラボの責任者であるフロリアン・「フロイド」・ミューラー氏は述べた。

このプロジェクトの今後の研究の方向性としては、より洗練された食品コンピューティング システムの開発や、レストランが顧客にユニークな食事体験を提供できるようにサポートする方法のさらなる探求などが挙げられます。

論文リンク: https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3491102.3501926

技術詳細

Logic Bonbonをコンピュータコンポーネントとして設計する

1. モジュール性

Logic Bonbon システムのモジュール性は、システムを独立して作成できる小さな部分に分割する設計機能です。異なるシステムのモジュールと交換することも可能です。 Logic Bonbon システムの各基本ユニットは、図 3 に示すように、入力モジュール、ロジック ゲート、および出力モジュールのセットで構成されます。

食べられない入力モジュールは、3D プリントされたベース (写真のマウント。本体を支え、液体を上方に送るシャーシとして機能します)、2 つの液体容器 (写真の液体リザーバー)、および 2 つの L 字型ジョイントで構成されています。さらに、余分な液体を回収するために、ベースの反対側に 2 つの液体リサイクラーが接続されています。 Logic Bonbon システムのこれらの部分は食べられませんが、食べられる部分はロジック ゲートと出力モジュールの多層構造で構成されています。

2. ロジックボンボンの多層構造

Logic Bonbon は、平面構造またはサンドイッチ構造のマイクロ流体チップからヒントを得て、各層に特定の流体デバイスとロジック機能を備えた多層構造として設計されています。 Logic Bonbon は、「AND」、「OR」、「XOR」の論理演算を実行できます。下の図 4 は、AND ゲートを実装できる Logic Bonbon 構造を示しています。

ベース コネクタ レイヤーは、下側でベースに接続され、上側でロジック ゲート レイヤーに接続されています。ロジック ゲート レイヤーは、計算を実行する上で重要な役割を果たします。このレイヤーの上には別のコネクタ レイヤーがあり、2 つのチャンバー レイヤーに接続されています。チャンバー レイヤーの 1 つにはオーバーフロー ベントがあります。2 つのチャンバー レイヤーには液体が満たされ、計算が成功したかどうかを示すディスプレイとして機能します。2 つのチャンバー レイヤーが最大容量に達すると、余分な液体がオーバーフロー ベントから排出されます。上部には半透明のウィンドウ レイヤーがあり、チャンバー レイヤーが見えるので、計算が成功したかどうか、つまりキャンディーが食べられる状態であるかどうかを確認できます。

Logic Bonbonとの対話

Logic Bonbon とお客様のやり取りは、入力モジュール内のさまざまな味のソースが入った液体のチューブに圧力をかけることで始まります。

図 5 は、2 つの設定入力「x」と「y」を持つ Logic Bonbon システムの例を示しています。

この設計により、2 つの液体 (入力) がピペットからシャーシを通って Logic Bonbon に流れ込むようになります (図 6)。

研究者らは、Logic Bonbon での 3 つの論理演算と、その結果として考えられる AND、OR、XOR を実証しました (図 7 を参照)。各ロジック ボンボンには、3 つのロジック ゲートを区別するために異なるアイコンが割り当てられています。 AND ゲートはハートの形、OR ゲートはアヒルの形、XOR ゲートは文字 I の形をしています。

Logic Bonbon 自体の好みに加えて、そのロジック関数は、2 つの「好み入力」を使用すると、好みなし、好み x、好み y、および混合好みの 4 つの好み出力を生成します。

詳細については原文論文を参照してください。