VIDEO: Kirigami računalo radi bez struje i elektronike

Istraživači Državnog sveučilišta Sjeverne Karoline razvili su mehaničko računalo nadahnuto kirigamijem koje koristi složenu strukturu krutih, međusobno povezanih polimernih kocki za pohranjivanje, dohvaćanje i brisanje podataka bez oslanjanja na elektroničke komponente.

Sustav također uključuje reverzibilnu značajku koja korisnicima omogućuje kontrolu kada je dopušteno uređivanje podataka i kada bi podaci trebali biti zaključani na mjestu.

Mehanička računala su računala koja rade pomoću mehaničkih komponenti, a ne elektroničkih. Povijesno gledano, te mehaničke komponente bile su stvari poput poluga ili zupčanika. Međutim, mehanička računala također se mogu izraditi korištenjem struktura koje su višestruko stabilne, što znači da imaju više od jednog stabilnog stanja.

"Bili smo zainteresirani učiniti nekoliko stvari ovdje", kaže Jie Yin, suautor istraživanja i izvanredni profesor strojarstva i zrakoplovnog inženjerstva na Sveučilištu NC State. "Prvo, bili smo zainteresirani za razvoj stabilnog, mehaničkog sustava za pohranu podataka. Drugo, ovaj rad na dokazivanju koncepta usredotočen je na binarne računalne funkcije s kockom koja se ili gura prema gore ili dolje, što znači da je ili 1 ili 0. Ali mislimo da ovdje postoji potencijal za složenije računalstvo, s podacima koji se prenose koliko je visoko određena kocka gurnuta prema gore. Pokazali smo unutar ovog sustava dokaza koncepta da kocke mogu imati pet ili više različitih stanja. Teoretski, to znači da kocka može prenijeti ne samo 1 ili 0, već i 2, 3 ili 4."

Osnovne jedinice novog mehaničkog računala su plastične kocke veličine 1 centimetar, grupirane u funkcionalne cjeline koje se sastoje od 64 međusobno povezane kocke. Dizajn ovih jedinica inspiriran je kirigamijem, umjetnošću rezanja i savijanja papira. Yin i njegovi suradnici primijenili su principe kirigamija na trodimenzionalne materijale koji su izrezani u povezane kocke.

Kada se bilo koja kocka gurne gore ili dolje, to mijenja geometriju ili arhitekturu svih povezanih kocki. To se može učiniti fizičkim guranjem gore ili dolje na jednoj od kocki ili pričvršćivanjem magnetske ploče na vrh funkcionalne jedinice i primjenom magnetskog polja da je daljinski gura gore ili dolje. Ove funkcionalne jedinice od 64 kocke mogu se zajedno grupirati u sve složenije metastrukture koje omogućuju pohranu više podataka ili provođenje složenijih izračuna.

Kocke su povezane tankim trakama elastične trake. Za uređivanje podataka morate promijeniti konfiguraciju funkcionalnih jedinica. To zahtijeva od korisnika da povlače rubove metastrukture, što rasteže elastičnu traku i omogućuje guranje kocki gore ili dolje. Kada otpustite metastrukturu, traka se skuplja, zaključavajući kocke i podatke na mjestu, kao što možete vidjeti u ovom videu.

"Jedna potencijalna primjena za to je da korisnicima omogućuje stvaranje trodimenzionalne, mehaničke enkripcije ili dešifriranja", kaže Yanbin Li, prvi autor rada i postdoktorski istraživač na NC State. "Na primjer, određena konfiguracija funkcionalnih jedinica može poslužiti kao 3D lozinka. A gustoća informacija je prilično dobra. Korištenjem binarnog okvira, gdje su kocke gore ili dolje, jednostavna metastruktura od 9 funkcionalnih jedinica ima više od 362.000 mogućih konfiguracija."

Istraživanje objavljeno u časopisu Science Advances možete pronaći na ovoj poveznici.