Nuovi materiali
Enza Migliore

Siamo nel 1902 e in Francia viene prodotto quello che è considerato il primo film di fantascienza della storia: “Le voyage dans la lune” di Georges Méliès. Si tratta di finzione, di un mondo virtuale impresso su di una pellicola, di un immaginario veicolo spaziale che si schianta sull’occhio della luna. Eppure, a distanza di decenni, quella che era una semplice immagine su schermo prende corpo, diventa alluminio, titanio, leghe metalliche, ceramica.

Successivamente, a pochi decenni dalla materializzazione di quel sogno, negli anni ’80, i bits iniziano a pervadere la nostra quotidianità e al mondo intero, dai filosofi ai sociologi agli artisti ai progettisti sembra che queste piccole unità stiano scomponendo la realtà per ricomporla in un universo virtuale, sembra che sia in atto un processo di dematerializzazione che annulla il tempo, lo spazio e la fisicità, insomma che dalla navicella spaziale reale e abitabile si stia tornando alla sua entità antecedente, quella di una proiezione su schermo.

In realtà, allontanandoci dall’idea comune che sia in atto un processo di perdita di fisicità e corporeità a favore di virtualizzazioni informatiche, possiamo affermare che il fenomeno della digitalizzazione materica sta assecondando e rendendo evidenti, persino comprensibili, le teorie della fisica moderna.

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Ad esempio in Scienza e umanesimo, Erwin Schrödinger descrive la materia non solo da una prospettiva fisica, ma soprattutto filosofica, evidenziando una strana circolarità nel rapporto tra materia e spirito: “La materia è un’immagine della nostra mente, la mente è quindi anteriore alla materia (nonostante la strana dipendenza empirica del mio processo mentale dai dati fisici di una certa parte di materia, il mio cervello)[1] (Schrödinger 1978)

Schrödinger sostiene che il materialismo della scienza del XIX secolo, è inammissibile: la materia può più essere considerata “la semplice palpabile grossolana cosa nello spazio”.

È svanita l’idea che gli atomi siano piccoli corpi individuali e identificabili. Nello specifico, la fisica del XX secolo ha dovuto abbandonare l’idea che i costituenti ultimi della materia conservino una loro identità; […]. Schrödinger, rifacendosi a Platone, afferma che la materia è costituita da forme immateriali e che sono queste forme ad un livello invisibile a dare identità alla materia su scala visibile e condivide l’idea Platonica secondo cui la materia “acquista un significato particolarissimo. Essa in un certo senso giunge a un livello di estrema “rarefazione”, assumendo connotati che vanno molto oltre la nostra capacità immaginativa”. [2] Per Platone la materia non è fondamento, base e mattone su cui si costruisce il reale, ma è un prodotto.

Queste teorie, formulate molto tempo fa e mai ufficialmente e unanimemente accettate data la loro natura anti-intuitiva, sembrano quasi trovare validazione ed evidenza nell’attuale panorama materico, in cui un materiale viene costruito, programmato partendo da forme immateriali, che Platone chiamava idee e che, nel caso specifico di questa analisi, potremmo individuare nei codici digitali. È possibile definire identità materiche e caratteristiche tramite la progettazione di forme e configurazioni realizzabili tramite codifiche di numeri. E il materiale stesso diventa un prodotto.

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Vilem Flusser, a proposito dell’impatto del digitale sulla materia tangibile, dice: “Il mondo materiale è ciò che viene introdotto nelle forme; è il riempitivo delle forme. (…) Al momento attuale, (…), sotto la spinta dell’informatica, stiamo ritornando al concetto [..] di “materia” come riempitivo temporaneo di forme eterne.[3] (Flusser, 2003).

Flusser coglie tutto il potenziale “materico” del digitale. Vede nei nuovi codici, infatti, non solo linguaggi che finalmente riescono a farci comprendere e descrivere la realtà nella sua natura, ossia un insieme di punti, ma dei processi che ci rendono consapevoli del fatto che non esiste una sola realtà, ma molteplici, grazie alla loro capacità di “manifestare” ai nostri sensi composizioni di punti, tramite infinite codifiche di numeri.

Dice infatti: “[…] il ticchettio viene meccanizzato più facilmente rispetto allo scorrimento. (…) perchè praticamente tutto quello che esiste al mondo (…) balbetta. (…) Il mondo è calcolabile, ma indescrivibile. (…) E questo è esattamente ciò che sta succedendo. I numeri abbandonano il codice alfanumerico in favore di nuovi codici (il codice digitale, per esempio) che servono a programmare i computer. Mentre le lettere (se vogliono sopravvivere) sono costrette a simulare i numeri. E’ per questo che le macchine da scrivere ticchettano. (…) ora grazie ai computer è possibile ricodificare i numeri sotto forma di colori, forme e suoni, la bellezza e la profondità del calcolo sono diventate oggetto di percezione sensoriale. É possibile vederne la forza creativa sugli schermi dei computer, udirlo sotto forma di musica sintetizzata e in fututo probabilmente si riuscirà a sperimentarlo, a toccarlo con mano, tramite gli ologrammi. (…) La cosa entusiasmante a proposito del calcolo (..) è (…) che sia in grado di proiettare mondi attingibili dai sensi. (…) Questi mondi sono insiemi di punti, computazioni di calcoli. Ma lo stesso vale per il mondo del reale nel quale siamo gettati.[4] (Flusser, 2003, pp 57, 58)

Se per Flusser, su un piano più propriamente filosofico, si tratta di aver finalmente a disposizione nuovi linguaggi di codifica della realtà, quello che si sta imponendo su un livello culturale e socio-economico è il concetto di “modernità liquida” di Zygmunt Bauman, secondo cui si possono “(…) considerare la <> o la <> come metafore pertinenti allorché intendiamo comprendere la natura dell’attuale e per molti aspetti nuova fase nella storia della modernità. (…) Lo <> era <> nella misura in cui era deciso a emancipare la realtà dalla <> della propria storia, e ciò si poteva fare soltanto sciogliendo i corpi solidi (vale a dire, per definizione, dissolvendo tutto quanto persiste nel tempo ed è insensibile al suo passare o immune al suo fluire). (…) scopo di tutto ciò non era sbarazzarsi una volta per tutte dei corpi solidi e liberare per sempre il bel mondo nuovo dalla loro presenza, bensì preparare il terreno a corpi solidi nuovi e migliori; sostituire la serie ereditata di corpi solidi scadenti e inefficaci con un’altra migliore e preferibilmente perfetta(…).[5] (Bauman, 2002)

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Riprendendo quest’ultimo concetto di Bauman, si può riscontrare, oggi, che “l’immateriale” preannunciato come dematerializzazione del corpo fisico, si presenta piuttosto come una fluidificazione della materia solida. Ciò vale a dire che la materia è stata minata nella sua rigidezza, staticità e riconosciuta identità e insufflata delle proprietà, tipiche dei gas e dei liquidi, di modificarsi in base allo spazio e al tempo e di nascondersi a uno o più sensi simultaneamente.

Le nuove tecnologie, soprattutto quelle digitali, hanno davvero modificato drasticamente il paesaggio materico che ci circonda, ma seguendo un senso di rarefazione più che di smaterializzazione, di alleggerimento più che di sparizione, di interazione più che di virtualizzazione.

Gli avanzamenti nel campo delle scienze dei materiali e i nuovi strumenti e linguaggi digitali hanno portato allo scavalcamento dei limiti progettuali, consentendo di superare concetti come affidabilità, durevolezza, imperturbabilità, prevedibilità e certezza per aggiornare la componente materica del progetto con nuove aspettative e potenzialità quali interazione, intelligenza, efficienza, trasformabilità, sensibilità e autonomia.

Sempre secondo una visione diversa da quella che vede in atto un processo di dematerializzazione basato su una perdita di fisicità e tangibilità materica, Tomás Maldonado mette in discussione le teorie della smaterializzazione partendo da un concetto molto semplice basato sulla prima delle proprietà materiche minate dalla virtualizzazione e digitalizzazione, il peso. Sostiene che “[…] il fatto, sicuramente vero, che i materiali leggeri stanno ora sostituendo i materiali pesanti non autorizza a dedurre che si stia percorrendo la strada verso una produzione a bassa intensità di materiali. […] ciò significherebbe assumere il parametro attinente al peso dei materiali come l’unico idoneo per giudicare la loro intensità. Se si utilizzasse un altro parametro, quello, per esempio […] del volume complessivo dei materiali utilizzati a scala mondiale si potrebbe arrivare a una conclusione molto più ragionevole. E cioè: la tendenza attuale non sarebbe, come si dice, verso una produzione a bassa intensità di materiali, ma piuttosto verso una produzione ad alta intensità di materiali leggeri.” [6] (Maldonado 2007)

L’aspetto interessante dell’influenza delle tecnologie digitali sull’apparato materico, quindi, è che questo non risulta affatto minato nella sua tangibilità e anzi, addirittura ne esce rinvigorito da nuove possibilità performative, percettive e produttive. E come se la materia diventasse più rarefatta e diffusa, insinuandosi in punta di piedi in ogni interstizio vitale.

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Achim Menges, direttore e fondatore del ICD, Institute For Computational Design di Stoccarda spiega “[…]come la materialità non rimane una struttura fissa e recettore passivo di forma, ma come può essere trasformato in un generatore attivo di progettazione e un agente adattivo sia di prestazioni strutturali e che di performatività architettonica.[7]

Menges spiega come la computazione digitale permetta di “informare” il processo di design con specifici comportamenti e caratteristiche dei materiali e allo stesso tempo di guidare il progetto trasferendogli feedback dall’ambiente, insomma come possa aiutare il progettista nella previsione di comportamenti materici in risposta a determinate condizioni esterne o interazioni con gli utenti.

In qualche modo le nuove tecnologie svincolano il materiale dalla macchina, lo riavvicinano ad un comportamento naturale, biologico, responsivo ed adattivo.

I nuovi strumenti elettronici hanno reso possibile esplorare la natura nei suoi meccanismi più intimi e, tramite il design computazionale, i software informatici e le nuove tecnologie produttive, è possibile trasferirli nel progetto, imitandone il processo di funzionamento, istaurando una relazione con i paradigmi biologici e la materializzazione in natura.

Rileggendo, quindi, le tesi dei teorici della “materia”, dalla fisica alla filosofia al design, lo scenario materico appare oggi un indissolubile amalgama di natura e artificio, in cui l’uno e l’altro passano all’occorrenza da strumento a oggetto a soggetto. Il digitale ha reso possibile che l’efficienza della natura diventasse un modello progettuale.

Inoltre, grazie alla rete, ha trasformato i materiali in valore culturale, rendendo diffusa e accessibile la conoscenza che di essi si può avere fino a democratizzarne la produzione e lavorazione, donandogli una vita immateriale che, all’esigenza, si materializza dove richiesto. Questi aspetti sembrano rendere i nuovi materiali digitali più sostenibili, sul piano ambientale, sociale ed economico.

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Un ritratto sintetico che dia un’idea di quali siano, oggi, i tratti concettualmente e visivamente emblematici della nuova materialità sono le opere dell’artista giapponese Kohei Nawa, che lavora quasi ossessivamente sulla contaminazione tra digitale e biologico: la nuova materialità è un ibrido di molecole e bits, che si comporta seguendo i paradigmi biologici, ma attraverso un processo digitale.

Nei suoi PIXCELL ricopre animali di peluche con perline di cristallo trasparenti, al cui interno le porzioni dell’oggetto sono ingrandite e distorte, alterando la percezione della superficie che ci appare, contemporaneamente, come una struttura molecolare e lo schermo pixelato di un computer.

Nell’opera FORCE gioca sulleleggi della fisica, mostrando come i liquidi interagiscono con la gravità, ma sfruttando possibilità tecnologiche avanzate, come quella di manipolare un materiale, nello specifico un olio di silicone nero, per renderlo performativo secondo un comportamento prefigurato.


Note:

[1] – Schrödinger, E., Scienza e umanesimo: Che cos’è la vita?, Sansoni, Firenze 1978, pp. 15-16

[2] – Gembillo, G. , Werner Heisenberg. La filosofia di un fisico, Giannini, Napoli 1987, p. 29

[3] – Flusser,V., Filosofia del Design, p. 8, Ed. Bruno Mondadori, 2003

[4]Flusser op. cit.

[5] – Bauman, Z., Modernità liquida, Roma-Bari, Laterza, 2002

[6] – Maldonado, T., Reale e virtuale, Seconda edizione, Feltrinelli Editore, Milano 2007, p. 81

[7] – Traduzione letterale dell’autore da Menges, A., Lecture presso l’Arkitektur- och Designcentrum di Stoccolma, 03/04/2014

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Materialità stampabile
Ivo Caruso

L’utilizzo del linguaggio informatico per la trasformazione di una forma digitale in oggetti tridimensionali ha portato al delinearsi di possibilità incredibili nel campo dei materiali per il progetto.

I materiali, infatti, acquisiscono proprietà strutturali: lo stesso materiale può assumere le proprietà desiderate grazie alla forma; i nuovi software di modellazione 3d, basati su logiche parametriche e capaci di riprodurre i principi generativi della natura, permettono di ottenere strutture molto complesse capaci di dare dignità, funzionalità e legittimità anche a materiali poveri o privi di una forte identità progettuale. Ad esempio le sperimentazioni formali Fractal Forms e la più recente Grid di Daniel Widrig riproducono con un’asettica e impersonale poliammide complessi e sofisticati reticoli cristallini.

Il fatto che la stampa 3D presenti, oggi, il limite di poter essere utilizzata solo con pochi materiali, anche se tanti sono i progetti, le sperimentazioni e le ricerche che dimostrano come si stia avvicinando il momento in cui qualunque tipo di materiale sarà stampabile, non fa altro che rafforzare la convergenza del processo digitale con quello biologico: la natura dispone, infatti, di pochi elementi con cui riesce a costruire, in maniera strutturale, puntuale ed efficiente diversi tipi di strutture adatte a funzioni e bisogni precisi. ” La natura ha un modo di progettare particolare: applica il principio di ridondanza strutturale, che, a dispetto dell’espressione, si traduce in un’ottimizzazione fisica. ” (Santulli, C., 2012)[1] ‪

Ad esempio un frutto è composto da un numero maggiore di semi rispetto a quelli che riusciranno a far nascere nuova vita, per assicurare la continuazione della specie anche in condizioni non normalmente favorevoli. Grazie alla stampa 3d un materiale diventa strutturalmente efficiente, persino ridondante, poichè realizzare dei dettagli o dei componenti molto complessi e addirittura in eccesso con questa tecnologia non risulta complicato o costoso come con i processi industriali tradizionali.

Sempre Widrig nel 2014 realizza lo sgabello Degenerate Chair, in cui natura e tecnologia si fondono in un unico oggetto: lo produce in 3d printing con un materiale biologico ottenuto con zucchero, gesso e vino di riso giapponese. Dopo aver creato il modello 3d, questo è stato suddiviso in pixels tridimensionali e quindi stampato. Esempio eclatante della materialità contemporanea: un materiale ibrido, biologico, open-source, stampato in una forma ottenuta digitalmente e carico di digitalità anche estetica, data la pixellizzazione.

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Appare, in questo esempio, un altro elemento preponderante della cultura materiale in epoca digitale: l’open source. Il nobile principio di scambio e democratizzazione assoluta della conoscenza generato dalla rete ha innescato un atteggiamento di open access e DIY anche riguardo alla produzione di materiali: dai biopolimeri agli smart materials, è possibile trovare le ricette on-line e utilizzare il materiale autoprodotto da stampare, magari, in una stampante autoprodotta. Nascono piattaforme come Materiability.com e Openmaterials.org.

Un processo economico, democratico e riproducile da tutti, proprio come il principio per cui e da cui nasce la stampa. Il progetto Edible Growth della food designer Chloé Rutzerveld consiste in forme stampate tramite 3d printing con semi, spore e lieviti che inizieranno a crescere dopo alcuni giorni e a produrre vegetali e funghi. Il designer Eric Klarenbeek combina materiali organici come i funghi o la paglia con biopolimeri per creare prodotti stampati in RP, come la Mycelium chair.

Interessanti le evoluzioni della stampabilità dei materiali condotte dal Self-assembly lab del MIT, che, in collaborazione con Stratasys e Autodesk ha sviluppato il processo 4D Printing: Multi-Material Shape Change. Si tratta di un nuovo processo di stampa di materiali intelligenti personalizzabili, in cui tramite una stampante Stratasys Connex è possibile combinare più materiali nello stesso oggetto e nel medesimo processo di stampa, prevedendo e programmando a priori il comportamento desiderato che il materiale dovrà avere per un determinato prodotto e funzione. Così, tramite attivatori naturali quali acqua, calore, aria, luce un materiale si trasformerà all’esigenza.

Anche il progetto Kinematics Dress di Nervous System si basa su di un processo di stampa 3dche prevede un cambio di paradigma del materiale in diverse situazioni:si tratta di un tessuto, tradotto in abito, che viene stampato piegato, per ridurre al minimo le proprie dimensioni adattandole a quelle della stampante. Ogni singolo pezzo è un triangolo di nylon rigido. Quando l’abito è indossato, l’insieme dei pezzi crea un unico tessuto flessibile e adattabile al movimento del corpo. A differenza di un tessuto tradizionale, questo Kinematics Dress non è uniforme; varia in rigidità, flessione, porosità e modello attraverso lo spazio. L’intero pezzo è personalizzabile, nella forma e nello stile, attraverso l’app Kinematics Cloth.


Note:

[1] – Santulli, C., Biomimetica: la lezione della Natura: Ecosostenibilità, design e cicli produttivi nel Terzo Millennio, Milani (a cura di), Ciesse Edizioni, 2012.

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Materialità programmabile
Angela Giambattista

Partendo da questo principio di infondere nella materia delle proprietà programmate di trasformabilità in base a condizioni esterne o esigenze dell’utente, un’altra logica digitale che sta trasformando lo scenario materico contemporaneo è la “programmazione”.

Sempre più diffusamente si parla di “materiali programmabili”, riferendosi alla possibilità di attribuire ad essi delle proprietà controllabili e mutevoli grazie alle possibilità offerte dalle nuove tecnologie di design computazionale, dai processi generativi e parametrici ispirati a principi biologici e dagli sviluppi nelle scienze dei materiali e biotecnologie.

La ricerca presso l’ICD di Stoccarda esplora un approccio alternativo, morfogenetico, al design che esplicita la complessità morfologica e la capacità performativa dei costituenti materiali senza distinguere tra processi di formazione e di materializzazione.

Il processo computazionale permette di analizzare materiale, forma e ambiente come fossero un unico sistema e di prevedere comportamenti, risposte e formazione della materia associata ad una certa forma ed inserita in un determinato contesto. In tal modo si possono letteralmente programmare le trasformazioni materiche desiderate in un dato ambiente e sotto determinati inputs.

Il progetto Hygroscope, del 2012, esplora una nuova modalità di architettura reattiva basata sulla combinazione dei comportamenti intrinseci del materiale e la morfogenesi computazionale. L’instabilità dimensionale del legno in relazione al contenuto di umidità è impiegato per costruire un morfologia architettonica reattiva alle condizioni climatiche. Sospeso all’interno di una teca ad umidità controllata, il modello si apre e si chiude in risposta ai cambiamenti climatici senza bisogno di alcuna attrezzatura tecnica o di energia.

Ci sono esempi di materiali il cui comportamento biologico è determinato dall’introduzione al loro interno di organismi viventi veri e propri. È il caso del Self-Healing Concrete, creato dal gruppo di ricerca, della Delft University of Technology, guidato da Henk Jonkers. Si tratta di un cemento in cui sono inseriti dei batteri “dormienti” e dell’amido, che servirà a nutrirli al loro risveglio. Quando nel cemento si generano delle crepe, l’infiltrazione di acqua attiva i batteri che, nutrendosi, inizieranno a produrre calcite, elemento che provvederà all’autoriparazione delle fratture nel cemento. Oppure il progetto della designer e ricercatrice Shamees Aden che ha usato procellule per creare suole autoriparatrici per scarpe da corsa, le Amoeba running shoes.

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Neri Oxman è una rappresentante eloquente dell’intersezione tra progettazione computazionale, fabbricazione digitale, scienza dei materiali e biologia sintetica e applica queste conoscenze per progettare dalla scala micro fino alla scala dell’edificio.

Wanderers, An Astrobiological Exploration è una collezione di estensioni corporali indossabili in cui la componente materica viene ingegnerizzata e stampata in dispositivi indossabili per poter supportare l’uomo in ambienti ostili, come in un viaggio al di là del pianeta terra. Il pretesto serve per immaginare le condizioni estreme in cui l’essere umano potrebbe trovarsi e progettare i comportamenti materici adeguati in risposta ad esse. I materiali, stampati simultaneamente in una pelle sintetica, sono programmati per trasformare gli elementi che incontrano lungo il viaggio in sostanze di sostentamento per l’uomo: alcuni organismi ingegnerizzati avviano una fotosintesi che converte la luce del giorno in energia, altri bio-mineralizzano per rafforzare le ossa umane e alcuni diventano fluorescenti per illuminare la strada nel buio.

Durante la conferenza I/O 2015 Google ha svelato alcuni nuovi progetti tra cui “Project Jacquard“, in collaborazione con Levi’s, che consiste nell’inserire sensori all’interno di tessuti che si collegano ai nostri dispositivi. Il progetto consiste in filati conduttori ricoperti di cotone o altri tessuti che, collegati ad un chip, nascosto nelle etichette o nei colletti degli abiti, interagiscono tra di loro generando una zona del nostro corpo capace di captare qualsiasi movimento. Si tratta di programmare la materia con comportamenti interattivi e trasformre i tessuti in superfici intelligenti e dialoganti.

Il progetto Starlings Table, commisionato a Michal Piasecki dallo Studio Joris Laarman ed esposto alla Friedman Benda gallery a New York nel 2010, si basa sullo sviluppo di un processo generativo tramite il quale un tavolo viene assemblato gestendo la composizione e aggregazione di 25.000 piccole unità attraverso un software di animazione 3d. Le particelle fluttuano e si uniscono; il progettista può decidere quando interrompere e riprendere lo stato di aggregazione finchè non vede il pezzo finito secondo la composizione desiderata. Questo lavoro sembra indagare i meccanismi di materializzazione, ossia di formazione della materia, su di un piano fisico. E può programmarne, appunto, lo stato di aggregazione.

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Conclusioni

Come scrive Mark Andrew Miodownik nel suo “Stuff Matters: Exploring the Marvelous Materials That Shape Our Man-Made World” (ristampa 2014), l’importanza dei materiali nell’evoluzione della società è evidente allorchè pensiamo a come tutte le tappe fondamentali della civilizzazione siano denominate tramite una scoperta o un avanzamento nell’uso o implementazione tecnologica di un materiale: Età della Pietra, Età del Bronzo, Età del Ferro, fino al nostro XXI secolo che viene salutato come l’Età del Silicio. Questa denominazione è legata all’avvento della rivoluzione informatica, tramite l’invenzione dei chips in silicio.

È evidente come l’evoluzione digitale sia stata possibile solo attraverso nuove scoperte e invenzioni legate ai materiali. Ad un certo punto, però, il digitale, con il proliferare di nuovi software di programmazione, gestione e controllo delle proprietà materiche e sostenuto dalle evoluzioni nel campo delle biotecnologie che lo animano di processi biologici, sembra prevaricare la materia e svincolarsi da essa per dominarla e trasformarla secondo logiche “robotiche”, che, se da una parte rendono la materia viva e reattiva, dall’altra la depurano dalla sua “indomabilità” e carattere distintivo che, per il progettista, hanno da sempre rappresentato rispettivamente una sfida e un’ ispirazione progettuali.

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Qual è, allora, il nuovo ruolo del designer nei confronti della scelta e processamento del materiale in uno scenario in cui svaniscono i limiti e le incognite; se la materia diventa prevedibile e quindi programmabile tramite dei codici; se è possibile stamparla tramite dei software e dei dispositivi alla portata di tutti?

È importante considerare che i linguaggi digitali, le nanotecnologie, i software informatici sono “strumenti” e non “risposte” e che quindi non possono prescindere dalla capacità umana di interpretare, filtrare e connettere culturalmente tutti i fattori in gioco per la realizzazione di un progetto che abbia un effettivo valore sociale, estetico, culturale, funzionale.