Un nuovo computer meccanico usa cubi ispirati al kirigami invece dell'elettronica

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Di Giovanni Dosa
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Cubi di polimero Kirigami disposti come componenti di un computer meccanico.

RomeScienziati della North Carolina State University hanno sviluppato un nuovo tipo di computer meccanico. Questa innovativa macchina utilizza speciali cubi di materiali duri al posto dei componenti elettronici. Il prototipo è stato creato dal team guidato dal Professor Associato Jie Yin. Questi cubi possono memorizzare, recuperare e cancellare dati spostandoli in diverse posizioni.

Questi computer meccanici presentano diverse caratteristiche fondamentali:

  • Blocchi di plastica da 1 cm raggruppati in unità di 64 cubi interconnessi
  • Progettati ispirandosi al kirigami, l'arte di tagliare e piegare la carta
  • I cubi possono assumere cinque o più stati diversi, non solo il binario (0 o 1)
  • Le modifiche nella posizione dei cubi alterano l'intera struttura
  • Per modificare i dati è necessario allungare il nastro elastico che collega i cubi
  • Possono creare meccanismi di criptazione o decriptazione 3D
  • Le unità di 64 cubi possono essere impilate fino a cinque cubi in altezza

Il sistema è affascinante per diversi motivi. Archivia i dati spostando cubi su e giù, alterando così la forma dell'intero gruppo di cubi. Una piastra magnetica può muovere i cubi a distanza grazie a campi magnetici. I cubi sono collegati da un nastro elastico, che li mantiene in posizione una volta impostati i dati.

Yanbin Li, ricercatore alla NC State, ha spiegato che questo sistema può avere applicazioni pratiche. Ad esempio, le persone possono creare password 3D disponendo cubi in modi specifici. Usando una configurazione binaria semplice, nove cubi possono generare oltre 362.000 combinazioni differenti. C'è anche un potenziale per calcoli più complessi poiché questi cubi possono avere più stati stabili.

Questo progetto ha attirato l'attenzione per la sua elevata capacità informativa. Questi cubi possono essere disposti in modi più complessi rispetto ai sistemi binari tradizionali. Impilandoli fino a cinque strati di altezza, superano i consueti limiti di archiviazione e elaborazione dei dati. La ricerca attuale è focalizzata sulla computazione binaria di base, ma il team intravede potenziali miglioramenti futuri nella codifica.

Un computer meccanico potrebbe facilitare la creazione di nuovi sistemi tattili che mostrano informazioni in tre dimensioni, sostituendo gli schermi pixelati. Questa tipologia di display potrebbe offrire modi innovativi di interagire con i dati.

Il progetto, finanziato dalla National Science Foundation, punta a sviluppare un metodo più affidabile per l'archiviazione meccanica dei dati. Utilizza strutture meccaniche anziché elettronica o codici software. Future collaborazioni potrebbero portare alla creazione di nuovi programmi basati su queste strutture uniche. Inoltre, tali sistemi permettono di codificare e decodificare informazioni in modo meccanico, offrendo un'alternativa per la crittografia.

Le ricerche dimostrano che i sistemi meccanici possono essere utilizzati per l'archiviazione e la crittografia dei dati. Il lavoro del team evidenzia come la fisica e la scienza dei materiali possano integrarsi con l'informatica. Con il progresso in questo campo, potrebbe cambiare la nostra comprensione di dati e sicurezza.

I progressi ottenuti stanno stimolando nuove idee per l'utilizzo. I ricercatori esploreranno la programmazione e altri usi avanzati di queste forme 3D. Con lavoro di squadra e ulteriori test, questo sistema basato sul kirigami potrebbe diventare una parte comune della tecnologia informatica.

Lo studio è pubblicato qui:

http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.ado6476

e la sua citazione ufficiale - inclusi autori e rivista - è

Yanbin Li, Shuangyue Yu, Haitao Qing, Yaoye Hong, Yao Zhao, Fangjie Qi, Hao Su, Jie Yin. Reprogrammable and reconfigurable mechanical computing metastructures with stable and high-density memory. Science Advances, 2024; 10 (26) DOI: 10.1126/sciadv.ado6476
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