Các nhà nghiên cứu đã chế tạo một chiếc máy tính cơ học lấy cảm hứng từ kirigami, nghệ thuật cắt và gấp giấy truyền thống của Nhật Bản.
Chiếc máy tính thử nghiệm này không hề có linh kiện điện tử nào, mà gồm 64 khối polymer (1 cm khối mỗi khối) được liên kết với nhau và có thể sắp xếp lại để lưu trữ, truy xuất và xóa dữ liệu. Tương tự như kirigami, nơi giấy được cắt và gấp thành các hình dạng phức tạp, máy tính này có thể được thao tác vật lý để thay đổi cấu hình và trạng thái.
Trong chiếc máy tính đặc biệt này, mỗi khối đại diện cho một bit dữ liệu nhị phân, có thể được đẩy lên hoặc xuống để biểu thị tương ứng là 1 hoặc 0. Việc sắp xếp lại các khối sẽ thay đổi cấu hình của máy tính, cho phép lưu trữ hoặc biểu thị thông tin dưới dạng vật lý.
Các nhà khoa học cho biết ý tưởng này có thể được sử dụng để tạo ra các hệ thống mã hóa-giải mã vật lý, hoặc thậm chí phát triển các hệ thống cảm ứng cho môi trường 3D.
“Ví dụ, một cấu hình cụ thể của các đơn vị chức năng có thể đóng vai trò như một mật khẩu 3D,” tác giả nghiên cứu chính Yanbin Li, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Đại học Kỹ thuật Bang Bắc Carolina, cho biết trong một tuyên bố. “Chúng tôi cũng quan tâm đến việc khám phá tiềm năng sử dụng các cấu trúc meta này để tạo ra các hệ thống xúc giác hiển thị thông tin trong bối cảnh ba chiều, thay vì dưới dạng pixel trên màn hình.”
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Science Advances vào ngày 26 tháng 6.
Các máy tính cơ học đầu tiên
Máy tính cơ học đã có từ nhiều thế kỷ trước – có thể sớm nhất là vào thế kỷ thứ hai trước Công nguyên – rất lâu trước khi thuật toán và ngôn ngữ lập trình như chúng ta biết ngày nay được phát minh. Tuy nhiên, không giống như ý tưởng lấy cảm hứng từ kirigami này, những chiếc máy thời đó được vận hành bằng bánh răng hoặc đòn bẩy, khiến chúng cực kỳ cồng kềnh.
Lưu trữ, thay đổi và xóa dữ liệu
Trong chiếc máy tính mới này, việc thay đổi vị trí của một khối lập phương sẽ thay đổi vị trí của tất cả các khối được kết nối – làm thay đổi cấu hình của máy tính để tương ứng với các trạng thái tính toán khác nhau.
“Sử dụng một framework nhị phân – trong đó các khối lập phương hoặc ở trên hoặc ở dưới – một cấu trúc meta đơn giản gồm 9 đơn vị chức năng có hơn 362.000 cấu hình khả thi,” Li nói.
Việc chỉnh sửa dữ liệu được điều khiển bằng cách kéo các cạnh của cấu trúc meta, làm kéo căng băng đàn hồi và đẩy khối lập phương lên hoặc xuống. Khi băng được nhả ra, nó sẽ khóa các khối lập phương và dữ liệu tại chỗ. Các khối lập phương cũng có thể được đẩy lên hoặc xuống từ xa bằng cách gắn một tấm từ tính vào máy tính và đặt nó trong một từ trường.
Hướng phát triển tiếp theo
Các nhà nghiên cứu cho biết hệ thống này có thể cho phép tính toán phức tạp hơn ngoài mã nhị phân, với các khối lập phương có khả năng chiếm giữ trạng thái không chỉ là 1 hoặc 0 mà còn là 2, 3 và 4.
“Mỗi đơn vị chức năng gồm 64 khối lập phương có thể được cấu hình thành nhiều kiến trúc khác nhau, với các khối lập phương xếp chồng lên nhau cao tới năm khối,” đồng tác giả nghiên cứu Jie Yin, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại NC State, cho biết trong tuyên bố. “Điều này cho phép phát triển khả năng tính toán vượt xa mã nhị phân.”
Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ hợp tác với các lập trình viên để phát triển mã cho máy tính. “Công việc chứng minh khái niệm của chúng tôi ở đây cho thấy phạm vi tiềm năng của các kiến trúc này, nhưng chúng tôi chưa phát triển mã tận dụng các kiến trúc đó,” Li nói. “Chúng tôi muốn hợp tác với các nhà nghiên cứu khác để khám phá tiềm năng mã hóa của các cấu trúc meta này.”
Theo Livescience