Pesquisadores apresentaram um metamaterial elástico capaz de executar multiplicação matriz-vetor apenas por meio de deformações mecânicas, eliminando a necessidade de conversão para sinais elétricos. O resultado foi descrito em artigo publicado em 1.º de novembro de 2025 na revista Advanced Intelligent Systems.
O dispositivo é uma folha fina de borracha cortada em padrão repetitivo. Ao aplicar deslocamentos em pontos específicos da borda, o movimento percorre caminhos flexíveis pré-definidos (“floppy modes”) e gera deslocamentos correspondentes em outros pontos, reproduzindo a saída de uma matriz previamente programada.
Como funciona
O material é organizado como uma grade de unidades elementares, ou “tiles”. Cada tile possui dois deslocamentos de entrada e dois de saída, realizando uma operação linear — se a entrada dobra, a saída também dobra. O coeficiente de cada tile, positivo ou negativo, é regulado pelo ângulo de vigas internas.
As unidades conectam-se borda a borda, de modo que a saída de uma tile serve de entrada para a próxima, formando um fluxo unidirecional de movimento sem laços adicionais. Assim, o conjunto copia, soma e escala deslocamentos na mesma sequência exigida para multiplicar uma matriz por um vetor.
Modelagem e limitações
Para otimizar o desenho, a equipe usou modelo de elementos finitos tridimensional combinado com diferenciação automática (JAX) e redução de ordem Guyan. A análise mostrou que a razão de aspecto das vigas (comprimento/largura) é o principal limite: ângulos grandes aumentam a rigidez e reduzem o ganho máximo de cada tile. Com processos de microfabricação que alcançam razão de aspecto de 1.000:1, os autores estimam ser viável construir matrizes superiores a 64 × 64 com erro dentro da meta.
Protótipo
Um protótipo foi recortado em borracha de 6 mm de espessura por jato d’água. Motores de passo aplicaram micro-deslocamentos na borda, enquanto uma câmera rastreou marcadores pelo método de fluxo óptico. Um único tile apresentou erro de cerca de 20 % na faixa linear; uma malha 2 × 2 entregou erro entre 12 % e 15 %. Entradas maiores provocaram saturação do material, gerando curva sigmoide, e foram observados efeitos de histerese típicos de borracha viscoelástica.
Imagem: guiding moti through built
Reprogramação mecânica
Alguns coeficientes podem ser alterados após a fabricação. Para isso, os pesquisadores instalaram vigas adicionais ligadas a mecanismos biestáveis de rigidez variável. Com uma das vigas ativada, o peso do tile pode alternar entre aproximadamente +0,25, 0 ou −0,33; ativar ou desativar ambas remove o mapeamento por sobre ou sub-restrição.
A demonstração indica que, dentro dos limites de rigidez e amortecimento do material, é possível executar operações fundamentais de processamento de sinais sem recorrer a circuitos eletrônicos, apenas com a geometria interna da estrutura.
Com informações de Nanowerk
