Egy parányi, ultrarobusztus mechanikus számítógép terveit mutatták be amerikai kutatók. A nagy hatékonyságú nanoszámítógépet egy közel 200 éves elv ihlette.

A New Journal of Physics szaklapban megjelent tanulmány szerint a gépet nanométer méretű alkatrészekből építenék fel. Az így kapott chipek olyan helyeken lennének alkalmazhatók, ahol magas hőmérséklet uralkodik, mint a gépjárművek motorjai, ott ugyanis a szilícium már túl érzékeny lehet, vagy ahol számít az alacsony energiafelhasználás, írja a lap hasábjain Robert Blick. A Wisconsin-Madison Egyetem professzora hangsúlyozza, munkájuk egy új típusú számítógépes architektúrát vetít elő, ami kizárólag nanomechanikus elemeken alapul. Sebességben nem veszik fel a versenyt a nagy teljesítményű szilícium chipekkel, viszont azoknál a mindennapos alkalmazásoknál ahol szükség van egy mikroprocesszora, azonban nem a sebesség az elsődleges szempont, ott egy kifejezetten olcsó és nem utolsó sorban energiatakarékos megoldást jelentene.

Babbage gépe

A mechanikus számítógépek meglepően hosszú múltra tekintenek vissza, elég ha csak az általunk is többször kivesézett 2000 éves Antikythera-mechanizmusra gondolunk. A 19. században egy angol matematikus és mérnök, Charles Babbage tervezett különböző gőzhajtású mechanikus számítógépeket. "Differenciálgépe" több mint 25000 különálló alkatrészből állt, súlya meghaladta a 13 tonnát.

Annak ellenére, hogy egyik szerkezetét sem sikerült befejeznie, a Londoni Tudományos Múzeum rekonstrukciói azt bizonyítják, hogy képesek lettek volna komplex számítások elvégzésére. Az amerikaiak tervei Babbage korai koncepcióin alapulnak, a technika, ezen belül a nanotechnika fejlődésének köszönhetően azonban a vaskos alkatrészek elképesztően apróra zsugoríthatók.

A kutatók parányi szerkezete rendkívüli keménységű anyagokból is megépíthető, mint a gyémánt, vagy számításba vehetők a piezoelektromos anyagok, melyek elektromosság hatására képesek alakjuk megváltoztatására. A ma számítógépeivel ellentétben, melyek az áramkörökön áthaladó elektronok mozgásán alapulva végzik számításaikat, a nanomechanikus számítógép különálló parányi részeinek húzásával és tolásával végzi el a szükséges számításokat.

A kutatók jelenleg számítógépük első szükséges elemeit építgetik, főként a tranzisztorokra és az alapvető kapcsolókra összpontosítva. A tranzisztorok működését már a gyakorlatban is sikerült bemutatniuk, ugyanezt az áramköröknél pillanatnyilag csupán a szimulációk eredményeivel tudják bizonygatni.

Érdeklődő már a jelenlegi stádiumban is akad a hadsereg személyében, egy ilyen eszköz a hagyományos chipekkel szemben ugyanis nem érzékeny az elektromágneses impulzusokra, amivel az ellenség előszeretettel iktatja ki a számítógépes rendszereket. Blick és munkatársai mindenekelőtt azt remélik születendő nanomechanikus chipjüktől, hogy az segít fenntartani Moore törvényét, ami azt tartja, hogy az egy chipen elhelyezhető tranzisztorok száma 24 havonta megduplázódik.

Minél kisebb lesz egy chip, annál több elektron fut át rajta, és annál erősebben melegszik az eszköz, azaz hamarosan elérünk egy hőbeli korlátot, összegzett Blick professzor. A mechanikus eszközök üzemeltetése sokkal kisebb hővel jár, mint a szilícium alapúaké, ezért ezzel a problémával nem kell számolni. Egy működő prototípusig azonban igen hosszú utat kell még bejárniuk, és még akkor is erősen kérdéses a nanomechanikus chip elterjedése. A szakértők többsége szerint önmagában nem lesz képes megállni a helyét, viszont a már jól bevált CMOS technika és a nanomechanikus elv vegyítésével olyan hibrid chipek keletkezhetnek, amikből sokan kamatoztathatnak. A nanomechanika alkalmazásával jelentősen le lehetne tornászni a chipek energiaszükségletét, ami különösen kritikus tényező a mai mobil világban.