Počítač, ve kterém pracují kapky vody a magnety

25. červen 2015

Všeobecně máme dnes představu počítače spojenou s nějakým elektronickým zařízením. Tři vědci ze Stanfordské univerzity ale představili počítač fungující na zcela jiném hardwarovém základě, ve kterém figurují kapky vody a magnetické nanočástice. Proces je popsán jako magnetická mikrofluidika.

Počítačem je obecně každý stroj, který umí vykonávat sérii operací podle zadaného programu. Jeho konkrétní materiální podoba přitom není principiálně důležitá. Georgios Katsikis, James Cybulski a Manu Prakash se v tomto smyslu vydali cestou velmi exotickou. Jejich počítač je tvořen soustavou kapek vody, uvnitř kterých je přítomno malé množství magnetických nanočástic, díky nimž je možné s kapkami různě manipulovat a řídit je. Kapky cestují v malém kovovém bludišti, tvořeném železnými příčkami, které má plochu srovnatelnou s velikostí plochy poloviny poštovní známky.

Nuly a jedničky trochu jinak

Přítomnost či absence magnetizovaných kapek v určitém místě bludiště jsou analogické rozmístění jedniček a nul ve struktuře operační paměti. Pohyby kapek zajišťuje vnější rotující magnetické pole a uskutečňují se globálně synchronizovaným způsobem. Mechanismus rotujícího magnetického pole je analogický základní časovací frekvenci, fungující ve světě elektronických počítačů. Na tuto výpočetní dynamiku je možno pohlížet také jako na globální změnu kapkových obrazců na ploše kovového bludiště, což je doprovázeno vytvořením speciální “synchronizované” kapkové logiky.

Autorský tým nápadu počítače, ve kterém pracují kapky vody a magnety: zleva Manu Prakash, Jim Cybulski a Georgios Katsikis

Místo operací s informacemi zde ale počítač provádí operace s částicemi hmoty, na škále zhruba od jednoho milimetru do deseti mikrometrů. Samotné kapky mají přitom rozměry zhruba jako semínka máku. Při každém převrácení magnetického pole se kapky synchronizovaně a definovaně pohnou o specifický kus dál, do nových přesně definovaných poloh. Změnou tvaru bludiště lze pa vytvořit všechna možná logická hradla či logické obvody, které zná standardní počítačová elektronika.

Cílem vývoje kapkového počítače je dospět v budoucnosti k výpočetní či analytické a testovací platformě, podobné “laboratoři na čipu”, která bude velmi rychle a efektivně zkoumat různé chemikálie a biologické komponenty, rozmístěné na příslušném čipu, a jejich reakce. A to doslova v tisících případech paralelně, najednou. V každé kapce totiž může být odlišná chemikálie nebo odlišná biologická komponenta. Postupně bude také možné vyrábět kapkové systémy stále menší a stále složitější.

Zdroje: Phys.Org, BigThink, ScienceAlert, LiveScience, Popular Science, Nature Physics

autor: Pavel Vachtl
Spustit audio