По мере того как мир устремляется к очередной "кроличьей норе" новых компьютерных технологий, растет обеспокоенность по поводу чрезмерного использования энергии вычислительной инфраструктурой. Если облачное хранение данных не привело к существенной потере энергоресурсов, то новые приложения, основанные на искусственном интеллекте (ИИ), еще более энергоемки и не демонстрируют признаков замедления этой тенденции в ближайшем будущем.
В связи с этим идея механического компьютера, не использующего электричество, приветствуется и к ней обращаются отдельные исследователи. В прошлом в конструкции механических компьютеров использовались такие компоненты, как рычаги и шестерни. Однако, как сообщают американские сайты, у исследователей из Университета штата Северная Каролина в США появились другие идеи, как упростить управление механическим компьютером. Они разработали прототип механического компьютера без использования электричества с использованием полимерных кубиков, который может выйти за рамки бинарного подхода к хранению данных. Это, как указывается, также позволяет фиксировать данные на месте или редактировать их без использования каких-либо электронных компонентов.
Согласно представленному американскими исследователями отчету, их механический компьютер изготовлен из полимерных кубиков размером не более 1 см. Функциональный блок состоит из 64 таких блоков, соединенных друг с другом тонкими полосками эластичной ленты. Дизайн этих кубиков вдохновлен киригами, японским искусством резки и складывания бумаги, и когда любой из этих кубиков перемещают вверх или вниз, это изменяет геометрию соединенных кубиков. Таким образом, функциональный блок представляет собой метаструктуру, которая хранит данные или позволяет выполнять более сложные вычисления. Для редактирования данных в блоках пользователь должен потянуть за края метаструктуры, что растягивает эластичную ленту и позволяет перемещать отдельные кубы. Когда метаструктура высвобождается, лента сжимается, удерживая кубы на месте и фиксируя данные.
“Плотность информации довольно высока”, - сказал Янбин Ли, аспирант Университета штата Северная Каролина, принимавший участие в исследовании. “Используя бинарный фреймворк, где кубы расположены либо вверху, либо внизу, простая метаструктура из 9 функциональных блоков имеет более 362 000 возможных конфигураций”. “Одно из потенциальных применений этого метода заключается в том, что он позволяет пользователям создавать трехмерное механическое шифрование или дешифрование”, - говорит Янбин Ли,
В опубликованном Университетом штата Северная Каролина пресс-релизе, исследователи указывают на свою воодушевленность идеей о том, что созданный ими механический компьютер не ограничивает их обработку данных только с использованием двоичной системы счисления. Они считают, что каждый функциональный блок из 64 кубов может быть сконфигурирован в самых разных архитектурах, а сами кубы могут располагаться штабелями высотой до пяти ячеек.
Как указывается, механическая конструкция компьютера позволяет исследователям выйти за рамки 0 и 1, которые были возможны при вычислениях до настоящего времени. “Мы считаем, что здесь есть потенциал для более сложных вычислений, когда данные передаются в зависимости от того, насколько высоко был поднят данный куб”, - пояснил Цзе Инь, доцент кафедры механики и аэрокосмической инженерии в Университете Северной Каролины. “В рамках этой системы проверки концепции мы показали, что кубы могут иметь пять или более различных состояний. Теоретически это означает, что данный куб может отображать не только 1 или 0, но и 2, 3 или 4”.
Исследователи заявили о заинтересованности в развертывании своей системы для приложений, выходящих за рамки вычислительной техники. “Мы также заинтересованы в изучении потенциальной полезности этих метаструктур для создания тактильных систем, которые отображают информацию в трехмерном контексте, а не в виде пикселей на экране”, - добавил Ли в пресс-релизе. Например, определенная конфигурация кубов может служить трехмерным паролем.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.