Computador mecânico usa cubos de polímero inspirados em kirigami para substituir componentes eletrônicos

São PauloPesquisadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte desenvolveram um computador que não utiliza componentes eletrônicos. Em vez disso, o design é baseado em dobraduras de papel com cubos plásticos interligados. Este sistema pode armazenar, recuperar e apagar dados mecanicamente.

Este computador mecânico funciona com sistemas que podem ter vários estados estáveis. Essas são estruturas que podem se manter estáveis em diferentes configurações. Aqui está um resumo breve:

• Cubos de polímero rígido medindo 1 centímetro
• 64 cubos interligados formam unidades funcionais
• Manipulação por meio de forças mecânicas ou magnéticas

Os cubos atuam como unidades básicas de computação, representando 1 ou 0 conforme sua posição. Movendo um cubo para cima ou para baixo, altera-se a informação no sistema. O design é inspirado nos princípios de kirigami, que envolvem cortar e dobrar papel. Pesquisadores aplicaram esses conceitos em materiais tridimensionais para criar os cubos.

O sistema é composto por 64 cubos conectados. Esses cubos podem ser agrupados em conjuntos maiores para tarefas mais complexas. Eles estão ligados por uma fita fina e elástica. Os usuários puxam a fita para mover os cubos. Quando a fita volta ao tamanho original, ela mantém os cubos e os dados no lugar.

Jie Yin, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State, acredita que o sistema pode ir além da computação básica. Ele explica que os cubos podem ter cinco ou mais estados, o que significa que eles podem representar valores além de apenas 1 ou 0, como 2, 3 ou 4. Isso permitiria ao sistema processar mais informações.

Pesquisadores testaram cubos em cinco estados diferentes em seu novo sistema. Cada conjunto de 64 cubos pode formar diversas configurações. Isso permite um nível de computação mais avançado do que o código binário tradicional. O estágio atual é promissor, mas ainda não desenvolveram a codificação necessária para utilizar completamente essas configurações. Estão abertos a colaborar com outros pesquisadores para explorar mais a fundo essa possibilidade.

Uso inovador de metasuperfícies oferece mais de 362 mil configurações

Uma aplicação fascinante é na criptografia ou descriptografia em 3D, onde a configuração específica dessas unidades funcionais pode atuar como uma "senha 3D". Yanbin Li, pesquisador de pós-doutorado na NC State, destacou que a densidade de informações é extremamente alta. Mesmo uma metasuperfície simples com 9 unidades funcionais pode gerar mais de 362 mil configurações diferentes.

O sistema pode ser controlado à distância. Uma placa magnética na parte superior permite aos usuários mover os cubos. Isso possibilita usar o sistema para várias finalidades, como armazenar dados com segurança e criptografar informações.

Pesquisadores veem potencial no desenvolvimento de sistemas táteis. Esses sistemas podem exibir informações em três dimensões, em vez de em uma tela. Isso permite que as pessoas interajam com os dados através do toque.

Esta pesquisa contou com o apoio financeiro da National Science Foundation por meio dos grants 2005374, 2126072 e 2231419.