Американцы продемонстрировали работу воздушного микропроцессора
На каких только микросхемах не проводили вычисления инженеры за последние годы. Одним из последних в этом списке стал процессор, разработанный доктором Миньсоуном Ри (Minsoung Rhee) и Марком Барнсом (Mark Burns) из университета Мичигана.
В качестве стандартных нуля и единички в этом устройстве используются особенные бинарные сигналы. Так ноль определяется вытягиванием воздуха из специальных трубок (состояние именуется «вакуум»), впуск его обратно – означает единичку («атмосфера»).
Череда сигналов (тех самых 1 и 0) пробегает по сложной системе микроканальцев процессора, а пневматические клапаны распределяют этот поток между каналами.
На этом фото работающий прототип необычного устройства (фото Rhee/Burns/ Royal Society Chemistry).
Каждым клапаном управляет изменяющееся давление воздуха в камере, находящейся ниже воздушного канальца, который в свою очередь отделён от схемы гибкой непроницаемой мембраной. Когда нижняя камера наполнена воздухом, мембрана выгибается вверх, перекрывая клапан и не позволяя сигналу проходить через то или иное соединение.
С помощью канальцев, контролируемых клапанами, исследователи смогли построить разнообразные логические элементы, триггеры и регистры, из которых и была собрана полноценная схема 8-битного микропроцессора. (Подробное описание в статье авторов, опубликованной в открытом доступе в журнале Lab on a Chip.)
Получился агрегат, способный обрабатывать последовательности из восьми двоичных символов. Его можно сравнить с процессорами, которые присутствовали в консолях 1980-х.
Посмотрите на работу воздушного микропроцессора (мембраны клапанов отражают свет, будучи выгнутыми вниз).
Конечно, можно было бы отнести эту работу к любопытной, но бесполезной, но Ри и Барнс считают по-другому. Они предлагают использовать свой девайс для создания «лаборатории на чипе» (мы о таких неоднократно рассказывали, вот одна из последних).
Комбинированные и последовательные логические операции на новом процессоре производятся при помощи бинарных сигналов — атмосфера или вакуум (иллюстрация Rhee/Burns/ Royal Society Chemistry).
Воздушный процессор мог бы автоматизировать проводимые таким устройством операции. Например, улучшить (ускорить) постановку диагноза пациенту, который по тем или иным причинам не в состоянии добраться до врача, но имеет при себе портативный детектор (такие пригодились бы в развивающихся странах).
Пока подобные микрожидкостные устройства не нашли широкого применения именно из-за своей неавтономности, зависимости от громоздкой и дорогой аппаратуры, которая контролирует проводимые операции.
Впрочем, и у нынешней разработки пока есть кое-какие недостатки, не позволяющие процессору работать независимо. В частности, ему необходимо устройство для создания вакуума.
Ри и Барнс подумывают создать специальный ручной насос, который вполне может решить эту проблему (его будет достаточно, утверждают авторы работы). Ещё один минус — скорость работы воздушного процессора: по сравнению с электронными он, можно сказать, улитка. «Уменьшение размеров устройства снизит расстояния, которые необходимо преодолевать сигналам, тогда и скорость работы устройства увеличится», — замечает на это Барнс.
Читайте также об экстремальном процессоре, о работе гибридных логических микросхем и микросхемы на экситонных транзисторах, а ещё о твердотельном квантовом чипе.
Как работает микропроцессор
