切り紙風のポリマ立方体で駆動される機械式コンピュータ、電子機器不要の新技術

Tokyoノースカロライナ州立大学の研究者たちは、電子部品を一切使わないコンピュータを開発しました。代わりに、このシステムはプラスチックキューブを連結した折り紙のデザインに基づいています。この手法により、機械的にデータの保存、取得、消去が可能です。

この機械式コンピュータは、複数の安定状態を持つシステムを用いて動作します。これらの構造は、異なる形態で安定を保つことができます。以下にその概要を示します。

剛性のあるポリマー製の立方体は1センチメートルの大きさです。64個の立方体が互いに連結されて機能的なユニットを構成します。これらのユニットは機械的または磁気的な力で操作することができます。

キューブは基本的な計算単位として機能し、その位置によって1か0を表します。キューブを上下に移動させることで、システム内のデータが変わります。このデザインは、紙を切ったり折ったりする「切り紙」の原理に基づいています。研究者たちはこれらの原理を三次元の素材に適用し、キューブを作り上げました。

システムは64個のつながった立方体で構成されています。これらの立方体は、より複雑な作業のために大きなグループに組み合わせることができます。それらは細くて伸縮性のあるテープで繋がれています。ユーザーはテープを引っ張って立方体を移動させます。テープが元のサイズに戻ると、立方体とデータを固定します。

ノースカロライナ州立大学の機械・航空工学准教授であるジエ・イン氏は、このシステムが基本的な計算を超える可能性があると考えています。彼は、立方体が5つ以上の状態を持てるため、1や0だけでなく、2、3、4などの値を表せると説明しています。これにより、システムはより多くのデータを処理できるようになります。

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研究者たちは、新しいシステムで5つの異なる状態を持つキューブをテストしました。それぞれ64個のキューブからなるセットは、様々なデザインを形成することができます。これにより、単なる二進コードよりも高度な計算を行うことが可能になります。現在の段階は有望ですが、これらのデザインを完全に活用するためのコーディングはまだ作成されていません。彼らはこの研究をさらに探求するために、他の研究者と協力することにオープンです。

3D暗号化や復号における興味深い用途の一つは、これらの機能ユニットを特定の配置にすることで3Dパスワードとして働くことです。NC Stateのポスドク研究員であるYanbin Li氏は、情報密度が非常に高いことを指摘しています。わずか9つの機能ユニットを持つ単純なメタ構造でも、362,000以上の異なる構成を作ることが可能です。

このシステムは遠隔操作が可能です。上部にある磁気プレートにより、ユーザーはキューブを動かすことができます。これにより、データを安全に保管したり、情報を暗号化したりするなど、多岐にわたる用途に利用することができます。

研究者たちは触覚システムの開発に期待を寄せています。これらのシステムは、情報を画面ではなく三次元で表示することが可能です。そのため、人々は触覚でデータと対話できるようになります。

本研究は、国立科学財団から助成金2005374、2126072、および2231419の支援を受けて実施されました。