可以吃的「邏輯門」：這些科學家把甜點做成了「迷你計算機」

機器之心報道

編輯：張倩

與、或、非等邏輯門是計算機科學的基本子產品，也是我們在學習計算機相關知識時的入門課程。但你有沒有想過，它們還可以用來制作糖果。

在過去的十年間，我們見證了食品領域的很多創新，比如 3D 列印食物、可食傳感器、機器人料理、AR 用餐等，但迄今為止，這些創新都還是在現有食物的基礎上使用技術。

澳洲莫納什大學的一項創新打破了這一局面：他們創造了一種名為「Logic Bonbon（邏輯夾心糖）」的系統，将「邏輯門」直接嵌入了糖果裡。

Logic Bonbon 包括一個預制的空心糖果，以及三個不同的「邏輯門」選項，允許調味液體流入糖果。

有了這些邏輯門，你可以将不同的液體引入糖果的中空區域，進而形成不同的味道和顔色組合。此外。Logic Bonbon 還有一個透明的頂層，你可以透過這個頂層看到邏輯門「運作」之後的最終結果。

在過去的三個月裡，研究者邀請了 10 名參與者來測試該系統，讓他們用不同的味道組合去填充自己的糖果。

「通過與 Logic Bonbon 的互動，參與者可以實際體驗和學習邏輯運算。它其實可以稱得上是一個微型可食用計算機，它需要輸入、執行計算并以不同的組合輸出結果，同時顯示不同的表情和味道，讓使用者體驗計算的『味道』，」該研究的第一作者、 莫納什大學 Exertion Games Lab 研究者 Jialin Deng 表示。

「這個項目表明，即使像食材、餐飯這樣簡單的東西也可以被用作一種媒介，用來向人們介紹計算機的概念，」論文合著者、Exertion Games Lab 負責人 Florian ‘Floyd’ Mueller 表示。

該項目未來可能的研究方向包括開發更複雜的食物計算系統，進一步探索如何支援餐廳為食客提供獨特的用餐體驗。

論文連結：https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/3491102.3501926

技術細節

将 Logic Bonbon 當成一個計算機元件來設計

1、子產品化

Logic Bonbon 系統的子產品化是一種設計特征，它将系統細分為可以獨立建立的較小部分。它們也可以與不同系統的子產品互換。Logic Bonbon 系統的每個基本單元都由一組輸入子產品、一個邏輯門和一個輸出子產品組成，如圖 3 所示。

不可食用的輸入子產品由一個 3D 列印的底座（圖中的 mount，作為托住主體的底盤，同時往上傳打點滴體）、兩個流體容器（圖中的 fuid reservoir）和兩個 L 形接頭組成。此外，兩個流體回收器（fuid recycler）與底座的另一側連接配接，以回收多餘的流體。Logic Bonbon 系統的這些部分是不可食用的，可食用部分由多層結構的邏輯門和輸出子產品組成。

2、Logic Bonbon 的多層結構

受具有平面或夾層結構的微流體晶片的啟發，Logic Bonbon 被設計成多層結構，每層都有特定的流體裝置和邏輯功能。Logic Bonbon 可以執行「與」、「或」、「異或」邏輯運算。下圖 4 展示了可以執行「與」門的 Logic Bonbon 結構。

「底座連接配接器層（base connector layer」的底側連接配接到底座，頂側連接配接到「邏輯門層（logic gate layer）」。邏輯門層在實作計算方面起着關鍵作用。在這一層的頂部是另一個連接配接器層，它連接配接到兩個「室層（chamber layer）」，其中一個具有溢流口（overfow vent）。這兩個室層将填充流體，是以起到顯示器的作用，訓示計算是否成功。如果兩個室層達到最大容量，多餘的流體将通過溢流口排出。半透明的「視窗層」位于頂部，為用餐者提供了室層的視圖，以便他們可以看到計算是否成功，成功則表示糖果可以吃了。

與 Logic Bonbon 互動

用餐者與 Logic Bonbon 的互動始于他們對輸入子產品中的液體管施加壓力，液體管中裝着不同口味的調味汁。

圖 5 展示了一個 Logic Bonbon 系統的例子，它帶有兩個偏好輸入「x」和「y」。

這種設計讓兩種液體（輸入）從移液管流出，通過底盤進入 Logic Bonbon（圖 6）。

研究者示範了 Logic Bonbon 中的三個邏輯運算及其可能的結果：AND、OR、XOR（如圖 7）。每個 Logic Bonbon 都被配置設定到不同的圖示，用以區分三個邏輯門。AND 的門是心形，OR 的門是鴨子形狀，XOR 的門是字母 I 的形狀。

除了 Logic Bonbon 本身的偏好之外，它的邏輯功能在使用兩個「偏好輸入」時會生成四種可能的偏好輸出：無偏好、偏好 x、偏好 y、混合偏好。

更多細節請參考原論文。

參考連結：https://www.monash.edu/news/articles/using-desserts-to-decode-computer-science