מדענים מאוניברסיטת נורת’ווסטרן הצליחו לפתח ננו-חומר חדש המסוגל “לנתב” זרמים חשמליים שיוביל ליצירת מחשב שיוכל פשוט לארגן מחדש את החיווט הפנימי בתוכו ולהפוך להתקן שונה לחלוטין, כתלות בצרכים המשתנים
מדענים מאוניברסיטת נורת’ווסטרן הצליחו לפתח ננו-חומר חדש המסוגל “לנתב” זרמים חשמליים. הפיתוח יוכל להוביל ליצירת מחשב שיוכל פשוט לארגן מחדש את החיווט הפנימי בתוכו ולהפוך להתקן שונה לחלוטין, כתלות בצרכים המשתנים.
בעוד שהתקנים אלקטרוניים הופכים לזעירים יותר ויותר, החומרים מהם מורכבים המעגלים החשמליים מתחילים לאבד את התכונות שלהם והופכים להיות מוגבלים יותר ויותר על-ידי העקרונות של מכניקה קוונטית. בהגיעם למחסום פיסיקלי זה, מדענים רבים מתחילים לבנות מעגלים במספר ממדים, בדומה להערמת רכיבים אחד מעל מהשני. כעת, צוות המחקר מאוניברסיטת נורת’ווסטרן פנה לגישה אחרת. הם פיתחו חומרים אלקטרוניים הניתנים לארגון מחדש: חומרים המסוגלים לארגן את עצמם מחדש בכדי לעמוד בצרכים משתנים של המחשב המתעוררים בזמנים שונים.
“טכנולוגיית הניתוב החדשה שלנו מאפשרת לנו להכווין זרם חשמלי דרך פיסה של חומר רציף,” מסביר המדען שהוביל את המחקר Bartosz A. Grzybowski. “בדומה להטיית נהר, זרמי אלקטרונים ניתנים לניתוב למספר כיוונים באמצעות חסימת החומר – אפילו לקבלת מצב של מספר זרמים הזורמים בכיוונים מנוגדים האחד לשני בו בזמן.” החומר החדש משלב היבטים שונים של רכיבי אלקטרוניקה מבוססי-סיליקון ומבוססי-פולימרים ליצירת משפחה חדשה לחלוטין של חומרים המשמשים לפיתוח רכיבי אלקטרוניקה: רכיבי אלקטרוניקה מבוססי-ננו-חלקיקים. ממצאי המחקר פורסמו לאחרונה בכתב העת המדעי Nature Nanotechnology.
“נוסף על פעילותם כגשרים תלת-ממדיים בין טכנולוגיות קיימות, האופי ההפיך של חומר חדש זה יוכל לאפשר למחשב לנתב מחדש ולאמץ לעצמו את המעגלים החשמליים הנדרשים לו ברגע מסוים,” מסביר אחד מהחוקרים. דמו בעיני רוחכם התקן יחיד המסוגל לארגן את עצמו מחדש לנגד (resistor), למְיַשֵּׁר (rectifier), לדיודה ולטרנזיסטור, כל זאת כתלות באותות המתקבלים ממחשב. המעגל החשמלי התלת-ממדי יוכל לארגן את עצמו מחדש למעגלים חשמליים חדשים באמצעות קבלת אותות מגוונים שמקורם בקלטים אלקטרוניים.
החומר ההיברידי מורכב מחלקיקים מוליכי חשמל, כל אחד מהם בגודל של חמישה ננומטרים, המצופים בכימיקל מיוחד הטעון חיובית. החלקיקים מוקפים ב”ים” של אטומים הטעונים שלילית המאזנים את המטענים החיוביים הנמצאים ע”ג החלקיקים עצמם. באמצעות הפעלת מטען חשמלי לאורך החומר, האטומים הטעונים חיובית הזעירים מסוגלים לנוע ולארגן את המערך שלהם מחדש, וזאת בניגוד לחלקיקים גדולים יותר. באמצעות הזזת “ים” האטומים הטעונים שלילית מסביב לחומר, ניתן ליצור אזורים בעלי מוליכות חשמלית נמוכה או גבוהה לפי הצורך; בשיטה זו ניתן ליצור מסלול מנותב המאפשר לאלקטרונים לנוע דרכו בתוככי החומר. ניתן “למחוק” מסלולים נושנים וליצור מסלולים חדשים באמצעות דחיפת ומשיכת “ים” האטומים הטעונים שלילית. רכיבי אלקטרוניקה מורכבים יותר, כגון דיודות וטרנזיסטורים, ניתנים להכנה באמצעות השימוש בסוגים שונים של ננו-חלקיקים.
6 תגובות
האסוציאציה הראשונה שעלתה במוחי – כבר כשקראתי את הכותרת – הייתה שונה מן הדברים שנאמרו עד כה.
גם אני אינני מכיר את המחקר ולכן לא אוכל לומר דבר בביטחון אבל מה שנראה לי ככיוון המתאים ביותר לשימוש בחומר החדש הוא הכיוון של רשתות עצביות מלאכותיות.
רשת עצבית היא סוג של מחשב שנבנה בהשראת מבנה המוח בעולם החי.
היא מורכבת מ[דימוי של]נירונים ומן הקשרים ביניהם והתכנות שלה מתבצע על ידי שינוי הקשרים – הן בעוצמת השפעתם על ה”נירון” המושפע והן בכיוונה.
הטכנולוגיות הקיימות מאפשרות את בנייתן הפיזיות של רשתות עצביות קטנות מאד.
כשרוצים לבנות רשת גדולה מסתפקים בסימולציה שלה על מחשב רגיל וכשרוצים שגם תעבוד מהר נאלצים להשתמש במחשב על.
נראה לי שבאמצעות החומר החדש אפשר יהיה לבנות רשתות עצביות פיזיות מכל גודל.
לא אתפלא עם פרויקט המוח הכחול יעבור הסבה לשימוש בחומר זה.
אסף,
ההבדל הוא בדיוק זה – חומרה לעומת תוכנה. אני לא מכירה מספיק את המחקר המדובר ואת תכונות החומרים, אבל רק לשם ההמחשה, דמיין לעצמך שבמקום מספר כרטיסים פיזיים שיש להתקין במחשב בשביל מגוון יישומים שונים תוכל לקבל כרטיס יחיד שניתן לשלוט על מעגליו החשמליים. באופן כזה תוכל לקבל בנפח יותר קטן מספר רב של יישומים שונים. הרי אילו היה אפשר לעשות הכל עם תוכנה לא היית צריך היום כמעט שום רכיב פיזי בלוח האם ובכרטיסים המותקנים עליו. בנוסף לי יש תחושה שמבוססת על נסיון עבר ביישום טכנולוגיות חדשות, שעם עצם אפשרות קיומה של טכנולוגיה חדשה היישומים, גם בכיוונים שכרגע הם כלל לא צפויים, כבר יימצאו על ידי אנשים נבונים. אולי טכנולוגיה כזו יכולה להאיץ קדימה פיתוח של רובוטים אשר יוכלו באמצעות מחשב כזה לעבור בין מצבי פעילות שונים בסיטואציות שונות, למשל בין מצב של תנועה אשר מחייב שליטה על רכיבים פיזיים כמו אקטואטורים ואברי חישה, ובין מצב אחר בו הרובוט נדרש להפעיל סט שונה של מכשור ואולי אפילו להתחבר למכשור חיצוני לא סטנדרטי מבחינת הפלט האלקטרוני שלו. כבר עכשיו אני מתחילה לחשוב על כמה וכמה יישומים מאוד מגוונים של שימוש במחשב כזה ואני בטוחה שיהיו לכך יישומים מרחיקי לכת הרבה יותר מהמעט שאני חושבת עליו עכשיו.
לא הבנתי למה זה משמש?
גם היום יש רכיבי תכנות רבים. מה ההבדל בין חיווט שונה לבין תכנות שונה?
מבחינת שימושים אני לא רואה הבדל.
למעיין
כמעט כל טכנולוגייה חדשה עולה בהתחלה הרבה מעבר לכיסו של האזרח הפשוט,
אבל אחרי תקופה מסויימת מתחילים למצוא שיטות לייעל ולהוזיל את תהליך הייצור, מה שגורם שהמוצר יהיה נגיש במחירים הגיוניים.
וכמה מחשב כזה יעלה? לי זה נראה שמחשבים כאלה יתאימו בינתיים רק למחשבי על של אוניברסיטאות ומדינות.