В мире, где вычислительная техника всё сильнее зависит от миниатюрных транзисторов и энергоэффективных чипов, группа исследователей из St. Olaf College и Syracuse University решила пойти в противоположном направлении. Они разработали компьютер из пружин — механическую систему, способную выполнять вычисления без какого-либо источника питания. В основе этого подхода лежит идея так называемой «физической памяти» материалов. В отличие от цифровых устройств, где данные хранятся в электрических состояниях, здесь информация закрепляется в самой структуре объекта. Например, резина или металл могут «запоминать», насколько сильно они были деформированы. Учёные использовали этот эффект, чтобы превратить обычные физические процессы в основу вычислений.
Созданные прототипы представляют собой системы из стальных стержней и пружин, которые реагируют на приложенные усилия и преобразуют их в логические операции. Когда конструкция сжимается или растягивается, её элементы меняют положение, фиксируя состояние и передавая его дальше по системе. Таким образом, вычисление происходит не через электрический сигнал, а через движение и напряжение материалов. Один из ключевых авторов работы, физик Джои Полсен, объясняет, что задача заключалась не просто в создании механического аналога компьютера, а в поиске способа использовать саму материю как носитель вычислений. В результате удалось продемонстрировать, что даже относительно простые конструкции могут выполнять логические операции и сохранять информацию, формируя основу для более сложных систем.
На первый взгляд подобный подход может показаться шагом назад по сравнению с современными процессорами. Однако именно в этом и заключается его потенциал. Кремниевые чипы чувствительны к экстремальным условиям: они плохо переносят высокие температуры, радиацию и агрессивные среды. Механический компьютер, напротив, может работать там, где электроника просто не выживает. Исследователи предполагают, что такие системы могут найти применение в самых разных областях — от промышленности до медицины. Например, протезы будущего смогут реагировать на давление без батарей, а датчики внутри сложных механизмов будут отслеживать износ, используя лишь физические колебания и напряжение материалов.
Сейчас команда сосредоточена на развитии идеи и увеличении масштаба системы. Эксперименты с более сложными конструкциями, где множество элементов взаимодействуют друг с другом, могут привести к появлению полноценных механических вычислительных сетей. Исследование уже опубликовано в журнале Nature Communications и показывает, что границы вычислений могут быть куда шире привычной электроники.
Читать TechDigest в Google
