أنشأت جامعة ستانفورد حاسوب قطرات الماء

بعد أكثر من عقد من البحث ، ابتكر العلماء في جامعة ستانفورد جهاز كمبيوتر يعمل على أساس الحركة الفيزيائية لقطرات الماء. إنه اختراق في الحوسبة المادية يحصل على التعريف الأساسي للكمبيوتر: أي جهاز قابل للبرمجة يمكنه إجراء عمليات منطقية (رياضية). من خلال الجمع بين النظرية المتطورة في ديناميات الموائع ونظرية غير متطورة للغاية في الحوسبة ، تمكن الفريق من إنشاء كمبيوتر متزامن يعتمد كليًا على فيزياء الماء.

كما قد تتخيل ، جهاز كمبيوتر بناءً على الحركة الفيزيائية للمياه أبطأ بكثير من الكمبيوتر التقليدي الذي يعتمد على حركة الإلكترونات - لكن هذا بجانب النقطة. لا أحد يتوقع وحدة معالجة مركزية سائلة جديدة فائقة السرعة ، ولكن من خلال تطبيق مبادئ الحوسبة على التلاعب بالمادة ، يأمل الباحث الرئيسي مانو براكاش وطلاب الدراسات العليا أن يتمكنوا من إحداث ثورة في مجالات أخرى من العلوم.





براكاش هو في الواقع مهندس بيولوجي - هدفه الرئيسي من المشروع هو إنشاء منصة لاختبار كيميائي قوي وسريع للغاية. يمكن لتقنيتهم ​​أن توجه ملايين القطرات حول رقاقة في وقت واحد ، ويمكن تحميل كل واحدة منها بمادة كيميائية مختلفة للاختبار. يمكن للشريحة المصممة جيدًا أن تجعل شهورًا من التجارب الكيميائية المعقدة في دقائق - بمجرد تصميم الشريحة وبناؤها ، وتصميم التجربة ، وتصنيع العينات وتحميلها على الشريحة نفسها.

الباحث مانو براكاش (إلى اليسار) وطلاب الدراسات العليا المتعاونون جيم سيبولسكي وجورجيوس كاتسيكيس.

الباحث مانو براكاش (إلى اليسار) وطلاب الدراسات العليا المتعاونون جيم سيبولسكي وجورجيوس كاتسيكيس.



يعمل النظام على أساس التقليب المستمر لمجال مغناطيسي مطبق. الرقائق ، التي يبلغ حجمها الآن حوالي نصف حجم طابع بريدي ، مضمنة بقضبان حديدية دقيقة يسهل مغنطتها ؛ يوفر ترتيب هذه الأشرطة في متاهات 'تشبه Pac-Man' قنوات سرية لتتبعها القطرات. يتم غمر كل قطرة بجسيمات نانوية مغناطيسية تجعل الماء مستجيبًا لمجال مغناطيسي مطبق ، لذلك عن طريق قلب قطبية هذه القضبان ، يمكن للفريق تحديد المسار الذي ستسلكه كل قطرة عبر متاهة الشريط.

يعمل النظام فقط كجهاز كمبيوتر للأغراض العامة لأنه 'متزامن' ، مما يعني أنه يحافظ على سير العمليات المختلفة على نفس الإيقاع - يقول الباحثون إنه من المحتمل أن يتحكموا في ملايين القطرات في وقت واحد ، بإصدار متدرج من نفس تقنية. في الكمبيوتر التقليدي ، تسمى كل من هذه النبضات دورة الساعة - في كمبيوتر قطرة الماء ، يتم التحكم في هذه الإيقاع بواسطة المجال المغناطيسي المتقلب. في كلتا الحالتين ، تتأكد آلية التوقيت المركزية من أنه حتى الآلاف من المسارات والتفاعلات المختلفة تسير جميعها وفقًا لنفس الجدول الزمني ، وبالتالي يمكنها العمل معًا نحو أهداف حسابية.

UNIVAC I

UNIVAC I هي ذاكرة سائلة.



كانت بعض أقدم أجهزة الكمبيوتر ، مثل UNIVAC I ، تحتوي على ذاكرة كمبيوتر تعتمد على الزئبق السائل - في جوهرها ، فإن فكرة تمثيل بيانات الكمبيوتر مع المادة المادية ليست جديدة. الجديد هو فكرة أنه يمكن استخدام الهيكل المادي للرقاقة لتوجيه حركة المادة بطريقة قوية ومبرمجة مسبقًا. في أفضل سيناريو ، يمكن أن يتسبب هذا النوع من التحول النموذجي في نهج الكيمياء التجريبية في زيادة الكفاءة الأسية لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية المسموح بها في الرياضيات العادية.

إن إحدى الدوافع الكبيرة في البحث عن طب الجيل التالي حقًا هي ما يسمى بتقنية 'عضو على رقاقة' ، والتي من شأنها أن تسمح للعلماء باختبار تأثيرات الأدوية والمواد الأخرى على أعضاء معينة من خلال تشغيل هذه المواد من خلال حامل صغير عالي الإنتاجية -ins للأعضاء الكاملة ذات الأهمية. مع القدرة على إجراء اختبار سريع ومنهجي لتفاعلات آلاف المواد المختلفة ، قد تصل هذه الفكرة يومًا ما بشكل معقول إلى نقطة 'فرد على شريحة'.

في المستقبل القريب ، تعد حوسبة قطرة الماء بمثابة إدراك رائع لشيء كان معروفًا دائمًا من الناحية النظرية: الحوسبة هي عملية فيزيائية في الأساس (حتى تأتي الحوسبة الكمومية ، على ما أفترض) ، وعلى هذا النحو يمكن التعبير عنها في وسط مادة فيزيائية. إنها أقل كفاءة بهذه الطريقة - لكن الكفاءة ليست الهدف الوحيد الذي يستحق المتابعة.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com