Ordinateur mécanique utilisant des cubes polymériques inspirés du kirigami, sans composants électroniques

ParisDes chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont développé un ordinateur sans composants électroniques. À la place, ils ont conçu un système basé sur le pliage de papier et des cubes en plastique connectés. Ce dispositif permet de stocker, récupérer et effacer des données de manière mécanique.

Cet ordinateur mécanique fonctionne grâce à des systèmes pouvant avoir plusieurs états stables. Ce sont des structures qui peuvent rester stables dans différentes configurations. Voici un résumé succinct :

• Cubes rigides en polymère de 1 centimètre
• Unités fonctionnelles formées de 64 cubes interconnectés
• Manipulation par forces mécaniques ou magnétiques

Les cubes fonctionnent comme des unités de calcul de base, représentant soit un 1 soit un 0 selon leur position. Déplacer un cube vers le haut ou vers le bas modifie les données du système. Le design s'inspire des principes du kirigami, qui consiste à couper et plier du papier. Les chercheurs ont appliqué ces principes à des matériaux tridimensionnels pour créer les cubes.

Le système se compose de 64 cubes connectés. Ces cubes peuvent être regroupés pour accomplir des tâches plus complexes. Ils sont reliés par un ruban fin et extensible. Les utilisateurs tirent sur le ruban pour déplacer les cubes. Quand le ruban reprend sa taille initiale, il maintient les cubes et les données en place.

Jie Yin, professeur associé en génie mécanique et aérospatial à NC State, est convaincu que ce système peut aller au-delà du calcul simple. Il précise que ces cubes peuvent avoir cinq états ou plus, ce qui leur permet de représenter des valeurs autres que 1 ou 0, comme 2, 3 ou 4. Cela offrirait à ce système la capacité de traiter une plus grande quantité de données.

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Les chercheurs ont testé des cubes dans cinq états différents avec leur nouveau système. Chaque ensemble de 64 cubes peut créer de nombreuses configurations variées, permettant un calcul plus avancé que le simple code binaire. Le stade actuel est prometteur, mais le codage nécessaire pour exploiter pleinement ces configurations n'a pas encore été développé. Ils sont ouverts à collaborer avec d'autres chercheurs pour approfondir ce domaine.

L'une des applications fascinantes réside dans le chiffrement ou le déchiffrement en 3D, où une configuration spécifique de ces unités fonctionnelles peut servir de mot de passe 3D. Yanbin Li, chercheur postdoctoral à NC State, a souligné que la densité d'information est très élevée. Même une simple métastructure avec 9 unités fonctionnelles peut générer plus de 362 000 configurations différentes.

Le système peut être commandé à distance grâce à une plaque magnétique sur le dessus qui permet de déplacer les cubes. Ceci rend l'utilisation du système polyvalente, incluant le stockage sécurisé de données et le chiffrement des informations.

Les chercheurs voient un grand potentiel dans les systèmes basés sur le toucher. Ces dispositifs pourraient représenter des informations en trois dimensions plutôt que sur un écran, permettant ainsi aux utilisateurs d'interagir avec les données par le biais du toucher.

Cette recherche a été financée par la Fondation Nationale pour la Science grâce aux bourses 2005374, 2126072 et 2231419.