“可编程物质”的概念起源于上世纪90年代初，主要是指一种可以根据用户输入或自主感应而以编程方式来改变自身物理性质(如：外形、密度、光学性能)的物质。它主要是由一种大小在100微米～1厘米之间的“中介态物质块”构成。这种物质块具有独立的功能和数据共享能力，可通过某一方式灵活地组合在一起，形成一个令人惊奇的新“物体”。这些神秘的智能“微粒”既可自主组合也可自主分离。美国国防部高级研究计划局已探索了5种组合方式。包括依靠DNA碱基配对原理、仿生物酶的干扰成型、广义魔方和自动“折叠”原理等。

麻省理工学院教授斯凯拉蒂比斯将可编程物质的这种特点称为4D打印。

随着半导体纳米技术和自复制技术的发展，“可编程物质”开始从理论模拟迈向真正的物理实现。一旦研制成功并应用于军事领域，就能为士兵提供革命性的新功能。未来战场上的士兵，再也不用为背负沉重的背囊等牢骚满腹，他们只需携带一定量的“可编程物质”，通过下达指令，将其变成所需要的武器或工具，包括军械、智能军服、可进入掩体内部攻击敌人的软体机器人，甚至地面装甲车辆等等。

麻省理工学院丹尼拉鲁斯博士，提出了一种由猪肠制成的微型机器人来改变医疗方式。这种由肠子做成的机器人非常小，可以装入到一片药片大小的冰中。然后吞下去以后冰就融化，里面的微型机器人就被释放出来了。它就会折叠成一种能在肠道中游泳的形状，然后继续奋力地游动，直到把这些异物给强行的处理掉，它就可以离开人体。因为这种机器人是由肠衣制成的，所以即便是留在你的肠子中，也没有关系，它最终会被彻底的融化掉。

鲁斯博士他们还设想纸艺机器人有一天就能够自行变成一把手术刀，而且能把药物带到人体中特定的位置，因为折纸可以用简单的步骤让复杂的结构出现，所以它可能代表了一种实现微型医疗机器人的最佳发展途径。

据有关报道称，美国宇航局就曾打造了一款名为“超级机器人”的现实版变形金刚。它由20个不同的独立“模块”组成，能根据担负的任务自行决定在何时何地变身以适应所处的环境。

与“可重构机器人”的哲学原理相似，美国国防部高级研究计划局正在进行的一项名为“可编程物质”的研究项目。美国国防部高级研究计划局已探索了5种组合方式，包括依靠DNA碱基配对原理、仿生物酶的干扰成型、广义魔方和自动“折叠”原理等。据报道此项研究也于2013年初取得了阶段性进展。