modular

Pesquisadores do Centro de Bits e Átomos do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), trabalhando com o Hack Club, criaram um conjunto de ferramentas destinado a facilitar a montagem de sistemas físicos de computação usando blocos de construção de propósito único: Modular-Things .

"Apresentamos uma coleção de ferramentas para construir sistemas de computação física modular plug-and-play que chamamos de Modular-Things", explica a equipe sobre seu trabalho. "Nossas ferramentas consistem em um conjunto de dispositivos embarcados de propósito único, um sistema de passagem de mensagem agnóstica de camada de link para comunicação entre dispositivos e um ambiente de programação baseado na web. Os dispositivos são descobertos dinamicamente e virtualizados em objetos de software que podem ser programados na web IDE."

A ideia é simples e muito parecida com a filosofia UNIX de encadear pequenas ferramentas de propósito único para alcançar objetivos complexos. Em vez de software, porém, os Modular-Things são hardware - dispositivos plug-and-play de propósito único que variam de motores de passo e LEDs a botões, acelerômetros e sensores de toque.

A estrutura por trás desses módulos plug-and-play é dividida em duas camadas. A primeira é uma biblioteca do Arduino, que descobre os módulos e lida com a passagem de mensagens entre eles; o segundo é um ambiente de desenvolvimento baseado na web que permite ao usuário programar os módulos em JavaScript — mas rodando dentro do navegador do usuário, ao invés do próprio Modular-Things. "Em vez de 'embutir' uma linguagem de alto nível no hardware", explica a equipe, "estamos 'transformando' módulos de hardware em uma linguagem de alto nível."

Para testar o projeto, a equipe montou um workshop de cinco dias com 60 alunos trabalhando em equipes para construir máquinas a partir dos componentes do Modular-Things - incluindo uma máquina de desenho de arte em areia, uma plotter de panqueca, uma plotter de caneta e - incomum, mas impressionante — uma máquina de arremesso de papel higiênico que usava bibliotecas de visão computacional para detectar rostos e mirar neles automaticamente.

"Alguns alunos acharam o Modular-Things intuitivo de usar e optaram por reutilizá-lo em seus projetos finais na aula", dizem os pesquisadores. "Observamos que os usuários eram capazes de replicar facilmente o trabalho de outros copiando o código, conectando os módulos necessários e renomeando os dispositivos para corresponder ao esquema de nomenclatura de seus trechos de exemplo. Os usuários faziam isso para recriar rapidamente os sistemas de movimento que teriam sido difíceis de recriar em um nível de firmware."

A estrutura vem com algumas limitações em sua forma atual, no entanto. Os pesquisadores admitem que a dependência de USB para comunicação entre o hardware e o ambiente de comunicação e a necessidade de cada módulo ter seu próprio microcontrolador aumenta o custo, enquanto o hardware criado usando o Modular-Things é inútil sem um computador de mesa ou laptop executando o software de desenvolvimento — problemas que a equipe já está trabalhando para resolver.

O trabalho da equipe foi publicado no Extended Abstracts da 2023 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI EA '23) sob termos de acesso aberto.