Vedci zostrojili počítač s využitím mechanických pružín

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Zariadenie realizuje výpočty úplne bez použitia elektrickej energie.

• Základnou pamäťovou jednotkou nového systému je takzvaný hysterón.

• Počítač čerpá prevádzkovú energiu priamo z fyzického pohybu tyče.

Výskumníci zo St. Olaf College a Syracuse University vyvinuli mechanický počítač. Zariadenie vykonáva základné logické operácie bez batérií a polovodičových čipov. Výskum publikoval vedecký časopis Nature Communications. Systém sa skladá z pevných tyčí a oceľových pružín.

Zdroj foto: St. Olaf College

Pamäť počítača je uložená v jednotkách nazývaných hysteróny. Každý hysterón tvorí pevná tyč umiestnená na centrálnom čape. Pohyb tejto tyče je priestorovo obmedzený pomocou 2 pevných dorazov. Horizontálne posuvná tyč dodáva mechanizmu celkový fyzický vstupný tlak. Pružina prepája túto riadiacu tyč s jednotlivými hysterónmi v systéme.

Po prekročení špecifickej prahovej sily tyč preskočí do stabilnej polohy. Tento mechanizmus využíva fyzikálny princíp hysterézy. Aktuálny stav celého systému preto priamo závisí od jeho minulosti. Zariadenie si pamätá svoju predchádzajúcu trajektóriu a dokáže ju spracovať.

Zdroj foto: St. Olaf College

Jednotlivé hysteróny sú navzájom prepojené ďalšími väzbovými pružinami. Tím pod vedením fyzika menom Joey Paulsen ladil tieto väzby. Zmena uchytenia pružín umožňuje definovať vplyv jednej jednotky na druhú. Kooperatívne interakcie nútia susedné tyče zaujať identický fyzický stav.

Zdroj foto: Nature Communications

Frustrované interakcie naopak orientujú susedné hysteróny do protikladných polôh. Existuje aj nerecipročné správanie, kde jedna jednotka ovplyvňuje druhú asymetricky. Výskumníci vyvinuli kinematický model pre presné riadenie tohto mechanizmu.

Model spája geometriu konštrukcie s pozorovanými prahmi mechanického prepínania. Konštrukcia umožňuje predikovať kvalitatívne zmeny v správaní materiálu. Systém odoberá energiu priamo z fyzického tlačenia alebo ťahania. Absencia elektroniky ho predurčuje pre teplotne nestabilné prostredia.

​
Zdroj foto: Nature Communications

Zariadenie funguje aj pri vystavení korozívnym chemickým látkam. Technológia predstavuje základ pre tvorbu takzvaných inteligentných materiálov. Takéto materiály dokážu autonómne vnímať okolie a fyzicky naň reagovať. Potenciálne využitie zahŕňa haptické miestnosti a responzívne umelé končatiny.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Technológia umožňuje spoľahlivé spracovanie dát v podmienkach, kde bežná elektronika okamžite zlyháva alebo degraduje.

Zdroj: thebrighterside.news foto: ChatGPT

Zobrazit Galériu