Kirigami-Würfel revolutionieren mechanische Computer ganz ohne Elektronik

BerlinWissenschaftler der North Carolina State University haben einen mechanischen Computer entwickelt, der aus Polymerwürfeln besteht, die sich falten und schneiden lassen. Dieser Computer kann Daten speichern, abrufen und löschen – und das ganz ohne elektronische Komponenten.

Schlüsseleigenschaften des mechanischen Computers:

• Setzt auf starre, verbundene Polymerwürfel
• Kann sowohl binäre Daten als auch komplexere Datenzustände speichern
• Beinhaltet eine reversible Funktion zur Datenkontrolle
• Funktionsmodule bestehen aus 64 verbundenen Würfeln

Mechanische Computer verwenden in der Regel Hebel oder Zahnräder, doch diese neue Erfindung nutzt Strukturen, die in mehreren verschiedenen Positionen stabil bleiben können.

Die grundlegenden Einheiten sind Plastikwürfel von jeweils einem Zentimeter Größe, die in 64er-Gruppen gebündelt sind. Das Design ermöglicht es jedem Würfel, sich nach oben oder unten zu bewegen und dadurch die Struktur der verbundenen Würfel zu verändern. Dies kann manuell oder mithilfe eines starken Magnetfelds geschehen.

Nutzer können die 64-Würfel-Einheiten zu größeren Strukturen kombinieren, wodurch sie mehr Daten speichern oder komplexere Aufgaben ausführen können. Die Würfel sind durch elastisches Band verbunden. Um die Daten zu aktualisieren, müssen die Nutzer die Anordnung dieser Einheiten ändern. Dieser Prozess beinhaltet das Dehnen des Bandes, indem man an den Rändern der Struktur zieht und anschließend die Würfel nach oben oder unten bewegt. Wenn das Band losgelassen wird, zieht es sich zusammen und befestigt die Würfel sowie die Daten in ihrer neuen Position.

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Diese Erfindung verspricht sichere Datenverschlüsselung und -entschlüsselung. Durch verschiedene Würfelaufbauten lassen sich 3D-Passwörter erstellen. Sie kann eine große Menge an Informationen speichern. Eine einfache Struktur mit 9 Einheiten kann mehr als 362.000 verschiedene Kombinationen aufweisen.

Dieses System kann mehr als nur binäre Daten verarbeiten. Jeder Satz von 64 Würfeln kann bis zu fünf Würfel hoch gestapelt werden, was eine komplexere Datenrepräsentation ermöglicht. Die Forscher haben noch keine Software entwickelt, um diese mehrfachen Zustände zu nutzen, stehen aber offen für Kooperationen, um diese Fähigkeit weiter zu erforschen.

Das Team glaubt, dass diese Metastrukturen genutzt werden könnten, um berührungsbasierte Systeme zu entwickeln, die Informationen in 3D statt nur in 2D auf einem Bildschirm anzeigen.

Diese Innovation eröffnet neue Möglichkeiten durch den Einsatz von physischen Komponenten anstelle herkömmlicher elektronischer Computer. Dieser Ansatz könnte zu neuen Methoden der sicheren Datenspeicherung und anderen Anwendungen führen. Er führt mehrere stabile Zustände ein und erhöht dadurch die Komplexität. Diese Technik könnte unsere Art, Daten zu speichern und abzurufen, revolutionieren und die aktuelle Abhängigkeit von elektronischen Systemen in der modernen Datenverarbeitung infrage stellen.

Die Forschung wurde durch verschiedene Stipendien der National Science Foundation finanziert. Diese neue Methode stellt eine einzigartige Denkweise dar.