Το Claytronics είναι ένα σύστημα που έχει σχεδιαστεί για να υλοποιεί την έννοια της προγραμματιζόμενης ύλης, δηλαδή υλικού που μπορεί να χειριστεί ηλεκτρονικά σε τρεις διαστάσεις με τον ίδιο τρόπο που οι δισδιάστατες εικόνες μπορούν να χειριστούν μέσω γραφικών υπολογιστή. Τέτοια υλικά θα αποτελούνταν από «κατόματα» – άτομα κλυτρονικής – τα οποία, σε αναλογία με τα πραγματικά άτομα, θα ήταν οι μικρότερες αδιαίρετες μονάδες της προγραμματιζόμενης ύλης. Κάθε κάτομο θα είναι ικανό να λαμβάνει ηλεκτρονικές οδηγίες, να επεξεργάζεται πληροφορίες και να επικοινωνεί και να προσκολλάται σε άλλα καττομά. Ομάδες καττομών θα μπορούσαν να κινούνται, αλλά χωρίς τα μεμονωμένα καττομά να έχουν κινούμενα μέρη. Ο στόχος είναι να χρησιμοποιηθούν πολύ μεγάλοι αριθμοί εξαιρετικά μικρών καττομών στη ρομποτική νανοκλίμακας, επιτρέποντας ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών.
Η βασική μονάδα του claytronic, το catom, αποτελείται από μια αυτόνομη δομή που διαθέτει δέκτη ή κεραία, κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU), τροφοδοτικό, έναν ή περισσότερους αισθητήρες, οθόνη βίντεο και μέσα προσκόλλησης και κινείται σε σχέση με άλλα καττομά. Η πρόσφυση μπορεί να επιτευχθεί με μαγνητισμό ή ηλεκτροστατικές δυνάμεις, για παράδειγμα. Από το 2011, πραγματοποιήθηκαν επιτυχείς δοκιμές με σχετικά μεγάλης κλίμακας καττομές που μπορούν να κινούνται μεταξύ τους σε δύο διαστάσεις χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνήτες που μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν όπως απαιτείται. Αναμένεται ότι τα καττομά θα παράγονται μαζικά σε κλίμακα υπο χιλιοστού ή ακόμη και νανομέτρων, επιτρέποντας τον χειρισμό συλλογών εκατομμυρίων καττομών.
Στην claytronic, οι συλλογές καττομών αναφέρονται ως “σύνολο”. Κάθε κάτομ μέσα σε ένα σύνολο είναι σε θέση να προσδιορίσει τη θέση του και, συνδυάζοντας αυτές τις πληροφορίες με κάποιο γενικό στόχο που έχει προδιαγραφεί για το σύνολο ως σύνολο, μπορεί να αποφασίσει αν θα συνδεθεί με γειτονικά καττομά ή αν θα κινηθεί σε σχέση με αυτά. Για παράδειγμα, μπορεί να δοθεί σε ένα σύνολο ο στόχος της αναπαραγωγής ενός τρισδιάστατου αντικειμένου. Αρχικά, τα μεμονωμένα καττομά μπορεί να κινούνται τυχαία, αλλά καθώς χρησιμοποιούν τις πληροφορίες που τους έχουν δοθεί για το αντικείμενο που πρόκειται να αναπαραχθεί σε συνδυασμό με πληροφορίες για τις καταστάσεις και τις τοποθεσίες τους από την εσωτερική μνήμη και τους αισθητήρες τους, το αντικείμενο παίρνει μορφή μέσω του συνεταιρισμού τους. δράση.
Η οργάνωση της συμπεριφοράς εκατομμυρίων αυτοτελών μονάδων απαιτεί την ανάπτυξη νέων γλωσσών προγραμματισμού πολύ διαφορετικών από αυτές που χρησιμοποιούνται για συμβατικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, δεν θα ήταν δυνατός ο μοναδικός προσδιορισμός κάθε μονάδας — θα ήταν «ανώνυμες» και έτσι ένα «πρόγραμμα» δεν θα αποτελείται από σύνολα συγκεκριμένων οδηγιών που αποστέλλονται σε συγκεκριμένες μονάδες. Αντίθετα, θα προσδιοριζόταν ένας στόχος και οι ουσιαστικά αυτόνομες μονάδες θα άφηναν να οργανωθούν ακολουθώντας απλούς κανόνες. Για το σκοπό αυτό έχουν αναπτυχθεί δύο γλώσσες προγραμματισμού, το Meld και το Locally Distributed Predicates (LDP).
Μια πιθανή εφαρμογή για το claytronic είναι μια τρισδιάστατη συσκευή φαξ που θα επέτρεπε την αναπαραγωγή τρισδιάστατων αντικειμένων από μεταδιδόμενες πληροφορίες. Ενώ έχουν προταθεί πολλές άλλες επιλογές για να επιτευχθεί αυτό, είναι πιθανό ότι η τεχνολογία claytronics θα οδηγήσει σε πολύ ταχύτερη αναπαραγωγή. Το αντικείμενο που θα αναπαραχθεί θα μπορούσε απλώς να θαφτεί κάτω από ένα στρώμα από καττομές που θα λάμβαναν και θα μετέφεραν πληροφορίες σχετικά με τις διαστάσεις του αντικειμένου σε ένα σύνολο λήψης καττομών που στη συνέχεια θα οργανωθούν για να δημιουργήσουν μια ακριβή αναπαραγωγή. Μια άλλη δυνατότητα είναι το «pario», ένα βήμα μπροστά από το βίντεο που επιτρέπει τον χειρισμό κινούμενων τρισδιάστατων αντικειμένων, με πολλές πιθανές χρήσεις στην έρευνα, τη μοντελοποίηση, το σχεδιασμό και την εκπαίδευση καθώς και την ψυχαγωγία.