Forscher der North Carolina State University (USA) haben einen Prototyp eines mechanischen Computers unter Verwendung von Polymerwürfeln entwickelt, der über den binären Ansatz der Datenspeicherung hinausgehen kann .
Das Design des Computers ist von Kirigami inspiriert, der japanischen Kunst des Papierschneidens und -faltens. Darüber hinaus können Sie Daten ohne den Einsatz elektronischer Komponenten sperren oder ändern. Die Forschung wurde in Science Advanced veröffentlicht
Da die Welt auf eine neue technologische Grenze mit ungewissen Ergebnissen im Zusammenhang mit neuen IT-Anwendungen zusteuert, wächst die Besorgnis über den übermäßigen Energieverbrauch von IT-Infrastrukturen. Wenn die Cloud-basierte Datenspeicherung nicht bereits eine große Energieverschwendung darstellte, sind neue Anwendungen auf der Basis künstlicher Intelligenz (KI) noch energiehungriger und zeigen in naher Zukunft keine Anzeichen einer Verlangsamung. Jede Anwendung, bei der es darum geht, Daten auf elektromagnetischen Medien immer online verfügbar zu halten, erfordert einen kontinuierlichen Einsatz elektrischer Energie
In diesem Zusammenhang ist die Idee eines mechanischen Computers, der keinen Strom verbraucht, willkommen. In der Vergangenheit enthielten mechanische Computerkonstruktionen Komponenten wie Hebel und Zahnräder. Forscher der North Carolina State University haben jedoch unterschiedliche Ideen entwickelt, um die Bedienung eines mechanischen Computers zu vereinfachen.
Beispiel für Kirigami
Von Kirigami inspiriertes Design
Der mechanische Computer besteht aus Polymerwürfeln, die nicht größer als 1 cm sind. Eine Funktionseinheit besteht aus 64 solcher Blöcke, die durch dünne elastische Klebebandstreifen miteinander verbunden sind. Das Design dieser Würfel ist von Kirigami inspiriert und wenn einer dieser Blöcke nach oben oder unten geschoben wird, verändert sich die Geometrie der miteinander verbundenen Röhren.
Somit ist die Funktionseinheit eine Metastruktur, die Daten speichert oder die Durchführung komplexerer Berechnungen ermöglicht. Um Daten auf den Blöcken zu ändern, muss der Benutzer an den Kanten der Metastruktur entlang ziehen, wodurch das elastische Band gedehnt wird und einzelne Würfel verschoben werden können. Wenn die Metastruktur freigegeben wird, zieht sich das Band zusammen, hält die Würfel an Ort und Stelle und sperrt die Daten.
„Die Informationsdichte ist recht gut“, sagte Yanbin Li, ein Postdoktorand der Universität, der an der Forschung beteiligt war. „Unter Verwendung eines binären Frameworks – bei dem die Würfel oben oder unten sind – hat eine einfache Metastruktur aus 9 Funktionseinheiten mehr als 362.000 mögliche Konfigurationen.“
Nicht durch das Binärsystem eingeschränkt
Die Forscher sind jedoch von der Vorstellung getröstet, dass der von ihnen gebaute mechanische Computer nicht nur auf die Verarbeitung von Daten mithilfe des Binärsystems beschränkt ist. Jede Funktionseinheit aus 64 Würfeln kann in unterschiedlichsten Architekturen konfiguriert werden und die Würfel können bis zu fünf Felder hoch gestapelt werden.
„Wir glauben, dass Potenzial für komplexere Berechnungen besteht, bei denen Daten auf der Grundlage der Höhe eines bestimmten Würfels übertragen werden“, erklärte Jie Yin, außerordentlicher Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der NC State.
„Wir haben in diesem Proof-of-Concept-System gezeigt, dass Würfel fünf oder mehr verschiedene Zustände haben können. Theoretisch bedeutet das, dass ein gegebener Würfel nicht nur eine 1 oder eine 0, sondern auch eine 2, 3 oder 4 transportieren kann.“
Die Forscher sind auch daran interessiert, ihr System für Anwendungen außerhalb der Informatik einzusetzen. „Wir sind auch daran interessiert, den potenziellen Nutzen dieser Metastrukturen für die Schaffung haptischer Systeme zu untersuchen, die Informationen in einem dreidimensionalen Kontext und nicht als Pixel auf einem Bildschirm anzeigen“, fügte Li in der Pressemitteilung hinzu, in der er seine Innovation vorstellte. Beispielsweise könnte eine bestimmte Würfelkonfiguration als dreidimensionales Passwort dienen.
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Der Artikel „Ein mechanischer Computer verspricht, das Binärsystem bei der Datenspeicherung zu übertreffen“ stammt von Economic Scenarios .
Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Wed, 26 Jun 2024 19:16:17 +0000 im italienischen Blog Scenari Economici unter der URL https://scenarieconomici.it/un-computer-meccanico-promette-di-superare-il-sistema-binario-nellarchiviazione-dei-dati/ veröffentlicht wurde.