Science aldizkari zientifikoan argitaratutako ikerketa berri batek frogatu berri du materialak gai direla, baldintza espezifikoetan, iragan urruneko gertaeren oroitzapenak gordetzeko. Eredu matematiko eta sistema mekanikoen bitartez iraganeko deformazioen memoria idazten, irakurtzen eta ezabatzen dituzten simulazioak garatu dituzte. Ikertzaileek simulazioak errealitatera ekartzeko orduan zailtasunak aurkitu dituzten arren, garatutako sistema artifizialek materialen iragana ikertzeko aukera berriak sor ditzakete haien ulerkuntza eta moldagarritasuna hobetzeko.
Duela mende bat J. Junkunc-ek bira bakarreko sarraila patentatu zuen. Sarraila erlojuaren noranzkoan eta kontrakoan biratzeko aukera eskaintzen du sekuentzia espezifiko bat eratuz eta, betiere, sistema berrasieratzeko aukerarekin. Mekanismo hau aukeratutako balioetan eta haien sekuentzia matematikoan oinarritzen da eta, hamarkada batzuk geroago, printzipio bera erabiliz, material askoren portaera azaltzen duen itzulerarik gabeko puntuaren teorema definitu zen1.
Materialak zimurtzean, kolpekatzean, berotzean, hoztean… beren ‘kate-genetikoan’ gordetzen dira oroitzapenak. Itzulerarik gabeko puntuaren printzipioak memoria hauek deskriba ditzake, eta horrela azaldu ordenagailuetako disko gogorren magnetizazioa, arroka solidoen kalteak, edo aurrez presionatutako paper-bola bat desegitean agertzen diren zimurren agerpena.
Duela gutxi arte materiaren memoria ulertzeko era printzipio honen bidez azaltzen zen, baina orain Penn State Unibertsitateko ikertalde batek aurkitu du nola, egoera espezifikoetan, teorema zahar honen matematika alboratzen den eta zenbait materialek aurreko deformazioen sekuentziari buruzko oroitzapenak metatzen dituzten2.
Materialen memoria kanpo-indarren alternantziatik harago
Materialak oroitzapenak gorde ditzan kanpo-indarren alternantzia egotea ezinbestekoa dela dio itzulera gabeko puntuaren printzipioak. Hau da, materialek soilik kontrako bi indarren eragina jasaten dutenean metatzen dituzte oroitzapenak. Ondorioz, teorema honen arabera, indarra edo deformazioa norabide bakarrean eragiten denean materialak ez du gertaeraren oroitzapenik gordeko. Nathan Keim ikertaldeko buruaren hitzetan “zubi bat deformatu egiten da autoak gainetik igarotzean, baina autorik ez denean ez da gorantz kurbatzen”.
Nahiz eta itzulera gabeko puntuaren teoremak hau dioen, “baldintza espezifikoetan, noranzko bakarreko indarra jasan duten materialek sekuentzia zehatz bat kodifikatu dezaketela aurkitu dugu”, dio zientzialariak. Kanpoko indarren efektua aztertzeko, baldintza asko simulatu zituzten ikertzaileek ordenagailuan. Adibidez, indarren tamaina, orientazioa edota indarra sortzeko zenbait era probatu zituzten materialetan sortzen diren sekuentzia posibleak ikertzeko.
‘Hysterons’-ak materialen osagai mikroskopiko bezala
Ordenagailuko simulazioak egiteko, ‘Hysterons’ izeneko elementu abstraktu bilakatu zituzten materialen unitate mikroskopikoak, hala nola atomo eta molekulak. Kanpoko indarrek elementu hauetan domino-efektu positibo edo negatiboa izan dezakete. Horrela, ‘Hysterons’ batengan eragitean, hark albokoen aldaketa sustatu edo eragotzi dezake. Gainera, elementu hauek iraganeko egoerak mantentzeko gaitasuna dute, eta, beraz kanpo-indarren bat-bateko eragina ekiditekoa.
Simulazioak erabiliz, ikertzaileek berretsi zuten kasu gehienetan sistema kooperatiboek kanpo-indar simetriko alternatiboen beharra dutela oroitzapenak kodifikatzeko. Hala ere, ikerketa-buruak azaltzen duenez, “aurkitu dugu kasu batzuetan nahikoak direla, oroitzapenak kodifikatzeko, noranzko bakarreko indar asimetrikoek bi ‘Hysterons’-etan eragindako efektuak”.
Konputaziotik errealitatera?
Materialak simulatzen dituzten sistema artifizialak errealitatera ekartzeko orduan zenbait arazo aurkitu dituzte ikertzaileek. Izan ere, errealitatean gerta daiteke kanpo-indarrak materialengan eragina ez izatea, eta hutsune hau oroitzapenaren kodifikazioaren denez gero, askotan zaila da identifikatzea. Dena dela, ikertzailearen hitzetan, “nahiz eta gure simulazioak errealitatera ekartzeko orduan zailtasunak aurkitu ditugun, uste dugu etorkizunean gure aurrerapena aukera paregabea izango dela materialetan kanpo-indarren eragina bilatzeko eta ikertzeko”.
Gainera, lortutako emaitzak atea ireki du memoria berezi honetan oinarritzen diren sistema artifizialak garatzeko. Sistema hauek modu berriak sorraraz ditzakete materialetan informazioa gordetzeko edo berreskuratzeko eta ezabatzeko. Penn State Unibertsitateko zientzialarien hitzetan, “memoria mota honek iraganeko deformazio erraldoiak zein egungo aldaketa txikiak gorde ditzake”. Horrela, “sistema mekanikoetan metaturiko oroitzapenen bitartez jaso dezakegun informazioa handitzean, hobetu egin dezakegu materialen inguruko ulermena eta moldagarritasuna”, dio ikerketa-buruak.
Erreferentzia bibliografikoak:
- Keim, Natham C.; Paulsen, Joseph D.; Zeravcic, Zorana; Sastry, Srikanth; Nagel, Sidney R. (2019). Memory formation in matter. Reviews of Modern Physics, 91. DOI: 10.1103/RevModPhys.91.035002
- Lindeman, Chloe W.; Jalowiec, Travis R.; Keim, Nathan C. (2025). Generalizing multiple memories from a single drive: The hysteron latch. Science Advances, 11, 5. DOI: 10.1126/SCIADV.ADR5933
Egileaz:
Oxel Urra Elektrokimikan doktorea da, zientziaren eta artea uztartzen duten proiektuetan aditua, egun zientzia-komunikatzailea da.