Mechanische computer gebruikt door kirigami geïnspireerde kubussen om data op te slaan zonder elektronica

AmsterdamOnderzoekers van de North Carolina State University hebben een computer gebouwd zonder elektronische onderdelen. In plaats daarvan maken ze gebruik van een ontwerp gebaseerd op gevouwen papier met verbonden plastic blokjes. Dit systeem kan mechanisch gegevens opslaan, ophalen en verwijderen.

Deze mechanische computer werkt met systemen die meerdere stabiele toestanden kunnen hebben. Dit zijn structuren die in verschillende configuraties stabiel kunnen blijven. Hier volgt een kort overzicht:

• Starre polymeren kubussen van 1 centimeter groot
• 64 verbonden kubussen vormen functionele eenheden
• Te manipuleren met mechanische of magnetische krachten

De kubussen functioneren als basiscomputerunits en representeren een 1 of een 0 afhankelijk van hun positie. Door een kubus omhoog of omlaag te bewegen, verandert men de gegevens binnen het systeem. Het ontwerp is geïnspireerd door de principes van kirigami, waarbij papier wordt geknipt en gevouwen. Onderzoekers hebben deze principes toegepast op driedimensionale materialen om de kubussen te creëren.

Het systeem bestaat uit 64 verbonden kubussen. Deze kubussen kunnen worden samengevoegd tot grotere groepen voor complexere taken. Ze zijn met elkaar verbonden door dunne, rekbare tape. Gebruikers trekken aan de tape om de kubussen te verplaatsen. Wanneer de tape terugkeert naar zijn oorspronkelijke grootte, houdt het de kubussen en gegevens op hun plaats.

Jie Yin, universitair hoofddocent mechanische en luchtvaarttechniek aan NC State, denkt dat het systeem verder kan gaan dan basiscomputing. Hij legt uit dat de kubussen vijf of meer toestanden kunnen hebben, wat betekent dat ze andere waarden kunnen vertegenwoordigen dan alleen 1 of 0, zoals 2, 3 of 4. Dit zou het systeem in staat stellen om meer gegevens te verwerken.

Lees ook:

Vandaag · 17:22

Nieuwe inzichten: chemische ontdekkingen op Charons oppervlak

De onderzoekers hebben kubussen in vijf verschillende toestanden getest binnen hun nieuwe systeem. Elke groep van 64 kubussen kan diverse ontwerpen vormen, wat geavanceerdere berekeningen mogelijk maakt dan enkel binaire code. De huidige fase ziet er veelbelovend uit, maar de benodigde codering om deze ontwerpen volledig te benutten is nog niet gerealiseerd. Ze staan open voor samenwerking met andere onderzoekers om dit verder te verkennen.

Een fascinerende toepassing is te vinden in 3D-encryptie of -decryptie, waarbij een specifieke opstelling van deze functionele eenheden kan fungeren als een 3D-wachtwoord. Yanbin Li, postdoctoraal onderzoeker aan NC State, gaf aan dat de informatiedichtheid erg hoog is. Zelfs een eenvoudige metastructuur met 9 functionele eenheden kan meer dan 362.000 verschillende configuraties genereren.

Het systeem kan op afstand worden bediend. Gebruikers kunnen de kubussen verplaatsen met behulp van een magnetische plaat bovenop. Dit maakt het veelzijdig inzetbaar, bijvoorbeeld voor veilige gegevensopslag en informatieversleuteling.

Onderzoekers zien potentie in de ontwikkeling van systemen gebaseerd op aanraking. Deze systemen kunnen informatie in drie dimensies weergeven in plaats van op een scherm. Dit stelt mensen in staat om door middel van aanraking met data te communiceren.

Dit onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation middels de toekenning van de beurzen 2005374, 2126072, en 2231419.