Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Изобретён компьютер, производящий вычисления на каплях жидкости

Ключевые слова:  Биоинженерия, Вычислительная техника

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

12 июня 2015

Современные компьютеры и вода — вещи несовместимые. Об этом знает каждый, кто проливал кофе на клавиатуру хоть раз в своей жизни. Но инженеры из Стэнфордского университета решили сломать этот стереотип. Они разработали процессор, который вместо электронов использует для работы движение капель жидкости.

Профессор биоинженерии Ману Пракаш (Manu Prakash) вынашивал идею необычной вычислительной машины почти десять лет. К слову, ранее этот неутомимый исследователь и изобретатель демонстрировал миру бумажный микроскоп, помогающий бороться с малярией, и химический набор для школьников, стимулирующий интерес к науке.

Многие из идей учёного родом из его детства и юности. Так, ещё будучи аспирантом, он рассматривал возможность использования капель жидкости в качестве битов информации. После долгих экспериментов Пракаш создал вращающееся магнитное поле, которое стало играть роль компьютерных часов, необходимых в любой вычислительной системе для синхронизации всех процессов.

Затем вместе с коллегами инженер построил на стеклянной основе лабиринт из небольших металлических элементов прямой и Т-образной формы, и поместил его между электромагнитных катушек. Катушки генерируют вращающееся магнитное поле и поставляют его в лабиринт. В нём поле влияет на перемещение капель жидкости размером с маковые зёрна (сама по себе вода на поле не реагирует, но высокое содержание металлических наночастиц заставляет капли откликаться).

Каждый оборот, при котором происходит смена поля, сопровождается продвижением всех капель, запущенных в систему, на один шаг вперёд. В зависимости от строения металлических путей капли перемещаются по разным направлениям, как персонажи игры PacMan.

Процесс вычисления считывается при этом в реальном времени с помощью видеокамеры. Роль "нолей" и "единиц" бинарного кода играет наличие или отсутствие жидкости на каждом участке лабиринта. В представленном варианте по лабиринту одновременно путешествуют лишь несколько капель, но систему можно легко масштабировать, заставив перемещаться миллионы элементов.

По сути, водяная вычислительная машина может выполнить любую операцию доступную обычным компьютерам, правда, на это уйдёт гораздо больше времени, да и размеры такого процессора будут слишком большими.

В то же время Пракаш особо отмечает, что его изобретение не предназначено для замены существующих компьютерных технологий.

"У нас уже есть цифровые компьютеры для обработки информации, и мы не собираемся конкурировать с ними, — поясняет учёный в пресс-релизе университета. — Наша цель заключается в создании совершенно нового класса компьютеров, которые могут точно контролировать и манипулировать физической материей. Представьте себе, что можно запустить серию вычислений, в ходе которых не только обрабатывается информация, но и совершается перемещение физической материи согласно заданному алгоритму. Мы показали, что это возможно в мезомасштабе".

Так как в состав ферромагнитной жидкости можно добавить и другие компоненты, устройство может быть использовано в химических и биологических лабораториях для беспрецедентно точного контроля над переносом и соединением различных химических веществ. При этом каждая капля будет выполнять функцию миниатюрной пробирки.

Подробные результаты исследования опубликованы в издании Nature Physics.


Источник: Вести.наука



Комментарии
Пастух Евфграфович, 16 июня 2015 09:21 
Магия мозга и лабиринты жизни»"
Вот что можно сделать умными руками, если ЭТО неохота просто моделировать на Sequoia & Eurogrid!
А если этот лабиринт с водой, как их средний мозг, будет весить в среднем - 1323 гр., а если воды в нём будет, как и положено, 80%-90%, то на горизонте замаячит... BRAIN Initiative, кто знает, может быть от лабиринта Ману до модели извилин рядового Вrain человечеству осталось сделать всего один маленький шаг...

P.S. Однако вода у всеми любимого свет-Ману "работает" просто и безопасно (в своё время «обжегся на молоке, дует и на воду»). Как всегда.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Композит
Композит

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.