Máy tính cơ học dựa vào các khối kirigami thay vì thiết bị điện tử

• Máy tính cơ học hoạt động bằng các khối kirigami mà không cần linh kiện điện tử

  • Dùng để phát hành ngay
    • Nhà nghiên cứu: Jie Yin, Yanbin Li, Matt Shipman
    • Đơn vị: North Carolina State University
  • Nhóm nghiên cứu tại North Carolina State University đã phát triển một máy tính cơ học lấy cảm hứng từ kirigami có thể lưu trữ, truy xuất và xóa dữ liệu mà không cần linh kiện điện tử
  • Hệ thống này bao gồm khả năng đảo ngược, cho phép kiểm soát thời điểm dữ liệu được phép chỉnh sửa và thời điểm dữ liệu phải được cố định

• Máy tính cơ học là gì?

  • Máy tính cơ học là loại máy tính sử dụng các bộ phận cơ khí thay cho linh kiện điện tử
  • Về mặt lịch sử, chúng đã sử dụng các bộ phận cơ khí như đòn bẩy hoặc bánh răng
  • Có thể tạo ra máy tính cơ học bằng cách dùng các cấu trúc có nhiều trạng thái ổn định

• Mục tiêu nghiên cứu

  • Phát triển một hệ cơ học ổn định để lưu trữ dữ liệu
  • Tập trung vào chức năng tính toán nhị phân, nơi các khối được đẩy lên hoặc xuống
  • Các khối có thể có từ 5 trạng thái khác nhau trở lên, mở ra khả năng tính toán phức tạp hơn

• Đơn vị cơ bản của máy tính cơ học mới

  • Một đơn vị chức năng gồm 64 khối lập phương liên kết với nhau, tạo từ các khối nhựa kích thước 1 cm
  • Áp dụng nguyên lý kirigami vào vật liệu ba chiều để tạo thành các khối liên kết
  • Khi đẩy một khối lên hoặc xuống, cấu trúc của toàn bộ các khối được nối với nhau sẽ thay đổi
  • Có thể đẩy khối bằng tác động vật lý trực tiếp hoặc dùng bảng nam châm để đẩy từ xa
  • Có thể kết hợp các đơn vị chức năng 64 khối để tạo thành các siêu cấu trúc phức tạp hơn

• Cách chỉnh sửa dữ liệu

  • Cần thay đổi cấu hình của đơn vị chức năng
  • Phải kéo cạnh của siêu cấu trúc để làm giãn băng đàn hồi rồi đẩy các khối
  • Khi thả siêu cấu trúc ra, băng sẽ co lại để cố định các khối và dữ liệu

• Ứng dụng tiềm năng

  • Có thể dùng cho mã hóa hoặc giải mã cơ học ba chiều
  • Với khung nhị phân, một siêu cấu trúc đơn giản gồm 9 đơn vị chức năng có hơn 362.000 cấu hình khả dĩ
  • Có tiềm năng phát triển tính toán vượt ra ngoài mã nhị phân
  • Có thể phát triển các hệ thống xúc giác hiển thị thông tin trong bối cảnh ba chiều

• Thông tin bài báo nghiên cứu

  • Tiêu đề bài báo: "Reprogrammable and Reconfigurable Mechanical Computing Metastructures with Stable and High-Density Memory"
  • Tác giả: Yanbin Li, Shuangyue Yu, Haitao Qing, Yaoye Hong, Yao Zhao, Fangjie Qi, Hao Su, Jie Yin
  • Ngày xuất bản: 26 tháng 6 năm 2024
  • Tạp chí: Science Advances
  • DOI: 10.1126/sciadv.adk7220

Ý kiến của GN⁺

• Bài viết này thú vị vì đưa ra một cách mới để xử lý dữ liệu bằng cơ học mà không cần linh kiện điện tử
• Các ứng dụng tiềm năng của máy tính cơ học trải rộng trên nhiều lĩnh vực như mã hóa, giải mã và hệ thống xúc giác
• Công nghệ này không nhạy với nhiễu điện từ, nên có thể lưu trữ và xử lý dữ liệu ổn định
• So với máy tính điện tử hiện có, công nghệ này có thể đạt hiệu quả năng lượng cao hơn
• Khi áp dụng công nghệ này, cần cân nhắc vấn đề độ bền cơ học và bảo trì

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Có câu hỏi về việc liệu các cổng logic có thực sự hoạt động hay không

  • Trong video chỉ cho thấy việc chuyển bit bằng thao tác trực tiếp
  • Hình 8 (C và D) minh họa hoạt động của cổng logic, xác nhận rằng họ đã đạt được thao tác cổng logic "OR" và "AND"

• Công trình chứng minh khái niệm này tập trung vào chức năng tính toán nhị phân, nơi các khối lập phương bị đẩy lên hoặc xuống

  • Khối lập phương có thể là 1 hoặc 0
  • Gợi ra khả năng tính toán phức tạp hơn
  • Chứng minh rằng khối lập phương có thể có hơn năm trạng thái
  • Về lý thuyết, khối lập phương có thể truyền không chỉ 1 hoặc 0 mà còn cả 2, 3 hoặc 4

• Có câu hỏi liệu đây có phải là thứ nằm ở ranh giới giữa tính toán tương tự và tính toán số hay không

  • Mô tả nghe giống như một hệ thống máy tính tương tự được giải thích chưa đầy đủ

• Máy tính cơ khí là máy tính hoạt động bằng các bộ phận cơ khí thay vì linh kiện điện tử

  • Electron nhẹ hơn nucleon khoảng một nghìn lần
  • Vì vậy, máy tính cơ khí sẽ luôn tiêu thụ nhiều năng lượng hơn máy tính điện tử
  • Bởi vì máy tính cơ khí phải di chuyển các nguyên tử để hoạt động

• Có ý kiến rằng nếu trở thành tỷ phú thì muốn làm một căn phòng lớn trong nhà dành cho máy tính thời tiền điện

  • Khi transistor trở nên phổ biến, nhiều thứ gần như trở nên tầm thường
  • Những thứ như The Writer Automaton luôn rất cuốn hút

• Có câu hỏi liệu những máy tính này có phù hợp với môi trường khắc nghiệt như rover trên Sao Kim hay không

• Có câu hỏi liệu trong "tính toán cơ khí" có trường hợp nào tái khởi động xã hội bằng các chip đang hoạt động hay không

  • Cách khởi động lại các nhà máy như TSMC trong tình huống một sự kiện EM trên toàn hành tinh làm dừng mọi hoạt động tính toán
  • Cách duy trì sản xuất lương thực
  • Có thể phục hồi từ con số 0 chỉ với máy tính cơ khí và các chỉ dẫn cơ bản hay không

• Có câu hỏi về các trường hợp sử dụng của những máy tính này

  • Khả năng sử dụng trong môi trường bức xạ cao hoặc các môi trường cực đoan khác

• Có chia sẻ liên kết tới bài báo khoa học (không phải mã nguồn mở)

  • Liên kết bài báo

• Có ý kiến rằng nó gợi nhớ đến QAM

• Có ý kiến rằng cảm giác như đang thấy The Diamond Age của Neal Stephenson ngoài đời thực