Computador mecnico feito de cubos de kirigami, no de eletrnicos

Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 15/07/2024

Computao mecnica

Em mais um exemplo do florescente campo das arquiteturas alternativas de computao, um novo computador mecnico, inspirado na tcnica do kirigami, usa uma estrutura complexa de cubos de polmero rgidos e interconectados para armazenar, recuperar e apagar dados, tudo sem depender de nenhum componente eletrnico.

O sistema tambm inclui uma caracterstica reversvel, que permite controlar quando a edio de dados permitida ou quando os dados devem ser bloqueados.

Computadores mecnicos so computadores que operam com componentes acionveis mecanicamente, em vez dos tradicionais transistores, que so “acionados” por eletricidade. Historicamente, esses componentes mecnicos tm sido coisas como alavancas ou engrenagens. No entanto, os computadores mecnicos tambm podem ser feitos usando estruturas multiestveis, estruturas que tm mais de um estado estvel – pense em qualquer coisa que possa ser dobrada em mais de uma posio estvel.

“Estvamos interessados em fazer duas coisas aqui,” conta o professor Jie Yin, da Universidade do Estado da Carolina do Norte, nos EUA. “Primeiro, estvamos interessados em desenvolver um sistema mecnico estvel para armazenar dados.”

“Em segundo lugar, este trabalho de prova de conceito focou-se em funes de computao binria com um cubo sendo empurrado para cima ou para baixo – 1 ou 0. Mas achamos que h potencial aqui para uma computao mais complexa, com dados sendo transmitidos pela altura em que um determinado cubo foi elevado. Mostramos neste sistema de prova de conceito que os cubos podem ter cinco ou mais estados diferentes. Teoricamente, isso significa que um determinado cubo pode transmitir no apenas 1 ou 0, mas tambm um 2, 3 ou 4,” acrescentou Yin.

O sistema cria uma alternativa de lgica ps-binria.
[Imagem: Yanbin Li et al. – 10.1126/sciadv.ado6476]

Computador mecnico de kirigami

Em vez de transistores, que so os componentes bsicos dos computadores eletrnicos, as unidades fundamentais do novo computador mecnico so cubos plsticos de 1 centmetro, agrupados em unidades funcionais compostas por 64 cubos interligados.

O projeto dessas unidades foi inspirado no kirigami, que a arte de cortar e dobrar papel. A diferena que os pesquisadores aplicaram os princpios do kirigami a materiais tridimensionais, que so cortados em cubos, que so ento conectados por finas tiras de fita elstica.

Quando qualquer um dos cubos empurrado para cima ou para baixo, isso altera a geometria – ou arquitetura – de todos os cubos conectados. Isso pode ser feito empurrando fisicamente um dos cubos para cima ou para baixo, ou anexando uma placa magntica ao topo de cada um e aplicando um campo magntico para empurr-lo remotamente para cima ou para baixo. Estas unidades funcionais de 64 cubos podem ser agrupadas em metaestruturas cada vez mais complexas, que permitem armazenar mais dados ou realizar clculos mais complexos.

Para editar dados, necessrio alterar a configurao das unidades funcionais. Isso exige que o usurio puxe as bordas da metaestrutura, o que estica a fita elstica e permite empurrar os cubos para cima ou para baixo. Quando a metaestrutura liberada, a fita se contrai, prendendo os cubos – e os dados – no lugar.

O sistema tambm pode ser usado como uma tela, para mostrar imagens usando pxeis mecnicos.
[Imagem: Yanbin Li et al. – 10.1126/sciadv.ado6476]

Aplicaes e computao ps-binria

“Uma aplicao potencial para isso permitir que os usurios criem criptografia ou descriptografia mecnica tridimensional,” exemplifica o pesquisador Yanbin Li, que idealizou o computador mecnico. “Por exemplo, uma configurao especfica de unidades funcionais poderia servir como uma senha 3D”.

uma senha relativamente forte: Uma metaestrutura simples de 9 unidades funcionais tem mais de 362.000 configuraes possveis. “Ns tambm estamos interessados em explorar a utilidade potencial dessas metaestruturas para criar sistemas hpticos que apresentem informaes em um contexto tridimensional, em vez de pxeis em uma tela,” acrescentou Li.

“Mas no estamos necessariamente limitados a um contexto binrio,” disse o professor Yin. “Cada unidade funcional de 64 cubos pode ser configurada em uma ampla variedade de arquiteturas, com cubos empilhados em at cinco cubos de altura. Isso permite o desenvolvimento de computao que vai muito alm do cdigo binrio. Nosso trabalho de prova de conceito demonstra o alcance potencial dessas arquiteturas, mas no desenvolvemos cdigo que capitalize essas arquiteturas. Estaramos interessados em colaborar com outros pesquisadores para explorar o potencial de codificao dessas metaestruturas.”

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