Вычислительная механика: Компьютер на переключателях
Как замечают разработчики — группа ученых и инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон — концепт нового «нанокомпьютера» имеет много общего с конструкцией самой первой вычислительной машины — 15-тонного механического калькулятора, построенного английским математиком Чарльзом Бэббиджем в 1822 г. К числу предтеч проекта можно отнести и арифмометр с вращающейся ручкой, который еще недавно широко использовался в качестве альтернативы обыкновенным счетам.
Конечно, все эти механические компьютеры значительно уступают в скорости вычислительным системам на основе полупроводниковых электрических схем. Современный транзистор может переходить из одного состояния в другое с частотой в 100 ГГЦ, что эквивалентно 100 млрд. механических колебаний в секунду. Ни одна макроскопическая механическая система и близко не может приблизиться к этому показателю. Однако если речь идет о нанообъектах, разрыв становится не так уж велик.
Говорит Роберт Блик (Robert Blick), руководитель группы разработчиков: «Мы проектировали свой компьютер исходя из того факта, что на наноуровне механические движения совершаются очень быстро, с частотой до нескольких гигагерц. Это означает, что по быстродействию механические нанокомпьютеры вполне способны конкурировать с не слишком быстрыми полупроводниковыми микропроцессорами».
Базовым элементом компьютера является одноэлектронный наномеханический транзистор (NEMSET) — микроскопическая логическая цепь, включающая в себя кремниевый транзистор и механический переключатель, оперирующий одним-единственным электроном. Печатные платы, содержащие множество подобных элементов, можно будет изготовлять посредством фотолитографии и травления — то есть с помощью метода, широко используемого для изготовления обыкновенных кремниевых плат.
По сравнению с традиционными компьютерами, наномеханические вычислительные устройства обладают тремя существенными преимуществами, которые в некоторых обстоятельствах могут оказаться решающими. Во-первых, они способны работать при гораздо более высоких температурах. Во-вторых, они обладают существенно большей устойчивостью при поражении электрическим разрядом. Наконец, они гораздо более эффективны с энергетической точки зрения. Поэтому в тех областях, где ценится прежде всего надежность, а не скорость работы, их применение может оказаться вполне оправданным.
В последнее время создавались и другие крайне необычные вычислительные системы — однако, далеко не столь удачные. Читайте, к примеру, о биокомпьютере: «Компьютер в пробирке».
По информации PhysOrg.Com