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

 

Неорганические водоросли
Неорганические водоросли

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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!



 
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.