Mekanisk dator drivs av kirigami-inspirerade polymerkuber, utan behov av elektronik.

StockholmForskare vid North Carolina State University har konstruerat en dator utan elektroniska komponenter. Istället bygger designen på vikning av papper med sammanlänkade plastkubor. Detta system kan mekaniskt lagra, återhämta och radera data.

Denna mekaniska dator fungerar med system som kan ha flera stabila tillstånd. Dessa är konstruktioner som kan förbli stabila i olika uppställningar. Här är en kort sammanfattning:

Styva polymerkuber med en sidlängd på 1 centimeter. Enheter består av 64 sammanlänkade kuber. De kan manipuleras med mekaniska eller magnetiska krafter.

Kubarna fungerar som grundläggande beräkningsenheter och representerar antingen en 1:a eller en 0:a beroende på deras position. Genom att flytta en kub uppåt eller nedåt ändras datan i systemet. Designen är baserad på principer från kirigami, som handlar om att klippa och vika papper. Forskare använde dessa principer på tredimensionella material för att skapa kuberna.

Systemet består av 64 sammankopplade kuber. Dessa kuber kan sättas ihop till större grupper för mer komplexa uppgifter. De hålls ihop av ett tunt, elastiskt band. Användare drar i bandet för att flytta kuberna. När bandet återgår till sin ursprungliga storlek håller det kuberna och informationen på plats.

Jie Yin, en docent i mekanisk och rymdteknik vid NC State, anser att systemet kan utvecklas bortom grundläggande databehandling. Han förklarar att kuberna kan ha fem eller fler tillstånd, vilket innebär att de kan representera andra värden än bara 1 eller 0, såsom 2, 3 eller 4. Detta skulle göra det möjligt för systemet att bearbeta mer data.

Läs också:

Idag · 13:52

Genombrott i behandling av hjärtrytmrubbningar med ny metod

Forskarna testade kuber i fem olika tillstånd inom sitt nya system. Varje uppsättning av 64 kuber kan bilda många olika mönster, vilket möjliggör mer avancerad beräkning än enbart binär kod. Den nuvarande etappen ser lovande ut, men de har ännu inte utvecklat den kodning som krävs för att fullt utnyttja dessa mönster. De är öppna för att samarbeta med andra forskare för att utforska detta ytterligare.

En fascinerande användning är inom 3D-kryptering eller dekryptering, där en specifik uppställning av dessa funktionsenheter kan fungera som ett 3D-lösenord. Yanbin Li, en postdoktorand vid NC State, nämnde att informationsdensiteten är mycket hög. Även en enkel metastructur med 9 funktionsenheter kan skapa över 362 000 olika konfigurationer.

Systemet kan fjärrstyras. En magnetisk platta ovanpå gör det möjligt för användarna att flytta kuberna. Detta gör att systemet kan användas för många ändamål, som exempelvis att säkert lagra data och kryptera information.

Forskare ser potential i utvecklingen av beröringsbaserade system. Dessa system kan visa information i tre dimensioner istället för på en skärm, vilket gör det möjligt för människor att interagera med data genom beröring.

Denna forskning finansierades av National Science Foundation genom bidrag 2005374, 2126072 och 2231419.