형태가 계산한다

깔때기 "어디로 모을지"를 계산하지 않는다

어디에 떨어뜨리든 결과는 하나의 출구입니다. 입력의 위치 정보는 형태에 의해 버려지고, 출력은 항상 같습니다. 소프트웨어로 쓰면 x = center 한 줄이지만, 깔때기는 그 한 줄을 전원 없이, 지연 없이, 고장 없이 실행합니다.

바이메탈 온도조절기 센서 + 비교기 + 스위치 = 금속 한 장

팽창률이 다른 두 금속을 붙이면, 온도가 오를수록 한쪽이 더 늘어나 판이 휩니다. 휘어진 판이 접점에서 떨어지면 회로가 끊깁니다. 온도를 "읽고", 기준과 "비교하고", 출력을 "끄는" 세 단계가 재료 하나에 들어 있습니다. 구형 보일러·다리미·차단기가 이 원리입니다.

loop:
  t = read(sensor)      // 온도 센서
  if t > 70:            // 비교
    relay.off()         // 액추에이터
  else:
    relay.on()
  sleep(100ms)          // 전원·MCU·펌웨어 필요

USB-A → USB-C 에러 처리를 형태로 삭제

USB-A는 방향이 틀리면 "안 들어간다"는 형태 언어로 거부하지만, 사용자가 3번 뒤집게 만들었습니다. USB-C는 커넥터를 상하 대칭으로 만들어 잘못된 입력이라는 상태 자체를 없앴습니다. 에러 메시지도, 방향 감지 센서도 필요 없습니다.

if orientation != EXPECTED:
  show("커넥터 방향을 확인하세요")
  return ERROR
// 실제 USB-A는 이 조건문을
// 사용자의 손에 맡겼다

셔틀콕 자세 제어 알고리즘 없이 안정 상태로 수렴

셔틀콕은 무게중심이 앞, 공기저항이 뒤에 몰려 있어 어떻게 쳐도 공중에서 스스로 뒤집혀 정렬됩니다. 자세를 바로잡는 센서도 제어기도 없이 형태의 역학만으로 안정 상태에 수렴합니다.

loop:
  θ = imu.pitch()
  ω = imu.rate()
  torque = Kp*θ + Kd*ω   // PID
  motor.apply(torque)

동전 분류기 측정 · 분기 · 분류를 구멍 크기의 배치가 실행

저금통 분류기는 동전을 레일에 굴립니다. 레일에는 구멍이 작은 것부터 큰 것 순서로 나 있고, 동전은 자기 지름보다 큰 첫 구멍에서 떨어집니다. 지름을 "재는" 센서도, 어느 통인지 "판단하는" 코드도 없습니다. 구멍의 오름차순 배치 자체가 정렬된 if-else 사다리입니다.

for coin in coins:
  d = measure(coin)      // 지름 센서
  if d < 20:  bin = A    // 분기
  elif d < 28: bin = B
  else:        bin = C
  arm.move(coin, bin)    // 분류 액추에이터

가장자리 천공 카드 검색을 중력이 실행 · 컴퓨터 이전의 데이터베이스

카드 한 장이 레코드 하나입니다. 가장자리의 구멍마다 속성이 하나씩 배정돼 있고, 해당하면 그 구멍을 가장자리까지 잘라 홈으로 만듭니다. 검색할 때는 그 자리에 막대를 꽂아 통째로 들어올립니다 · 구멍이 온전한 카드는 막대에 걸려 딸려 올라오고, 홈이 난 카드만 아래로 떨어집니다. 떨어진 쪽이 검색 결과입니다.

비교도 순회도 없습니다. 카드가 1만 장이어도 걸리는 시간은 똑같습니다 · 한 번 들어올리면 전체가 동시에 판정되기 때문입니다. 막대를 여러 자리에 함께 꽂으면 그게 AND 검색입니다.

bioLogic MIT Media Lab Tangible Media Group, 2015

낫토균 세포는 습도가 오르면 최대 50%까지 팽창합니다. 이 균을 천 위에 마이크론 해상도로 프린트하면, 땀이 나는 부위의 통기 플랩이 스스로 열리고 마르면 닫힙니다. 습도 센서·MCU·모터·배터리가 미생물 한 층으로 대체됩니다. New Balance, RCA와 협업해 운동복으로 만들어졌습니다.

Morphing Pasta · Thermorph CMU Morphing Matter Lab (Lining Yao), 2018–2021

평평한 파스타 표면에 홈을 새기면 삶을 때 홈이 있는 면과 없는 면의 팽창 속도가 달라져 스스로 나선·튜브로 접힙니다(Science Advances, 2021). Thermorph(CHI 2018)는 같은 원리를 데스크톱 3D프린터로: 수축하는 재료와 버티는 재료를 겹쳐 인쇄하면 뜨거운 물에서 정해진 각도로 접힙니다. "접히는 순서와 각도"라는 프로그램이 홈의 간격과 층 배치에 인코딩됩니다. 인쇄 시간 86%, 재료 75% 절감.

Project Jacquard · Foldio Google ATAP 2015 · Saarland Univ. UIST 2015

Jacquard는 전도성 합금 코어를 실크로 감싼 실을 만들어 일반 직기로 짤 수 있게 했습니다. 센서를 천에 "붙인" 게 아니라 짜는 구조가 곧 정전용량 격자입니다. Levi's 재킷 소매를 쓸어 전화를 받는 제품으로 출시됐습니다.

Foldio(Olberding, Steimle 외)는 잉크젯으로 종이에 회로를 인쇄한 뒤 접어 3D 물체를 만듭니다. 접힘 각도가 저항 변화로 읽히고, 접는 구조 자체가 입력·출력 표면이 됩니다.

판정 도구 지금까지의 사례를 실제 결정에 쓰기 위한 체크리스트

무엇에 쓰는 물건인가 · 여기까지는 "재료가 계산할 수도 있다"는 사례를 봤습니다. 하지만 실무에서 필요한 판단은 그래서 내 앞의 이 기능은 어느 쪽이냐입니다. 재료가 늘 답은 아닙니다 · 규칙이 자주 바뀌거나 원격으로 상태를 공유해야 하면 소프트웨어가 맞습니다. 이 도구는 그 경계를 같은 기준으로 따져보게 합니다.

쓰는 법 · 대체하고 싶은 기능을 하나 고르고, 그 기능이 처한 조건을 켜면 게이지가 기웁니다. 판정 아래에 어떤 조건이 어느 쪽으로 얼마나 밀었는지 근거가 나옵니다 · 결론보다 이 근거를 놓고 이야기하는 쪽이 유용합니다.

비교표 재료와 소프트웨어가 각각 잘하는 것