Kan een computer op een dag zichzelf ombouwen tot een heel nieuw apparaat? Een nieuw nanomateriaal is in staat elektrische stromen in drie dimensies te sturen.
Kwantumprocessen hinderen verdere miniaturisering
Dan maar de hoogte in. Dat denken steeds meer chipontwerpers, nu de componentjes van computers nog maar honderd atomen of minder breed zijn en ze nog kleiner maken betekent, dat kwantumeffecten informatie gaan verminken.
Dan maar de hoogte in. Dat denken steeds meer chipontwerpers, nu de componentjes van computers nog maar honderd atomen of minder breed zijn en ze nog kleiner maken betekent, dat kwantumeffecten informatie gaan verminken.
- De nanodeeltjes gaan stroom geleiden als ze aan elkaar gaan klitten.
Materiaal bouwt zichzelf om
Het team van Northwestern University pakt het heel anders aan. Ze hebben elektronische materialen ontwikkeld die zichzelf kunnen herconfigureren, zodat ze verschillende rekenbehoeften kunnen vervullen bij verschillende gelegenheden. Zo zijn er bepaalde taken waarbij het heel handig is als je heel veel parallelle rekenkracht hebt (bij grafische toepassingen bijvoorbeeld), terwijl intensieve rekenklussen of taken waarbij juist heel veel geheugen nodig is, weer heel andere eisen aan een computer stellen. Eigenlijk wil je een computer die in staat is zichzelf hieraan aan te passen.
Het materiaal dat door onderzoeksleider prof. Bartosz A. Grzybowski en zijn team is ontwikkeld, laat toe dat elektrische stromen in diverse richtingen worden gestuurd, soms zelfs in een tegenovergestelde richting ten opzichte van een andere stroom.
Gouddeeltjes met positieve mantel
Het materiaal bestaat uit nanodeeltjes silicium en organische polymeren (i.e. op koolstofverbindingen gebaseerde lange molecuulketens) die naar keuze kunnen werken als een transistor, een gelijkrichter, een diode of een weerstandje.
Voor wie nu een glazige blik in de ogen krijgt: dit zijn de componentjes waaruit een computer bestaat. Wat deze ontdekking pas echt spectaculair maakt is dat deze naar believen in elkaar zijn om te zetten met elektrische pulsjes. Zo kan je de hardware van een computer compleet omprogrammeren en hoef je ookgeen dure chipsbakmachines te gebruiken: je programmeert ‘gewoon’ een klontje van dit materiaal op de gewenste manier. Denkende klei, als het ware dus.
Hoe werkt het materiaal?
Het hybride materiaal bestaat uit (elektrisch geleidende) gouddeeltjes, elk vijf nanometer in doorsnede (i.e. vijftig tot zeventig atomen), die op hun beurt zijn bedekt met een laagje positief geladen moleculen. De deeltjes worden omringd door negatief geladen atomen die de positieve ladingen op de deeltjes opheffen. Door stroom op het materiaal te zetten kunnen de negatief geladen atomen bewegen, maar de veel grotere positieve deeltjes niet.
Door deze zee van negatief geladen atomen te manipuleren, kunnen gebiedjes met een lage of juist hoge geleidbaarheid worden geschapen. Het gevolg is een geleidend pad dat elektronen in staat stelt door het materiaal te vloeien. Oude paden kunnen worden uitgewist en nieuwe gecreëerd door te duwen en te trekken aan de negatieve atomen. Door de deeltjes op een andere manier te rangschikken, kunnen ook complexere elektrische componenten zoals diodes en transistors worden geconstrueerd.
Uiteraard zal dit materiaal minder efficiënt zijn dan dedicated circuits, maar de enorme flexibiliteit maakt het goedje waarschijnlijk zeer interessant voor locaties waar je zelf niet makkelijk bij kunt. Denk aan het inwendige van kerncentrales, de diepzee of de ruimte.
Lees ook:
Radio verandert in zaklamp
Bronnen:
Could a Computer One Day Rewire Itself? New Nanomaterial ‘Steers’ Electric Currents in Multiple Dimensions, ScienceDaily (2011)
Hideyuki Nakanishi, David A. Walker, Kyle J. M. Bishop, Paul J. Wesson, Yong Yan, Siowling Soh, Sumanth Swaminathan, Bartosz A. Grzybowski. Dynamic internal gradients control and direct electric currents within nanostructured materials. Nature Nanotechnology, 2011
Bronnen:
Could a Computer One Day Rewire Itself? New Nanomaterial ‘Steers’ Electric Currents in Multiple Dimensions, ScienceDaily (2011)
Hideyuki Nakanishi, David A. Walker, Kyle J. M. Bishop, Paul J. Wesson, Yong Yan, Siowling Soh, Sumanth Swaminathan, Bartosz A. Grzybowski. Dynamic internal gradients control and direct electric currents within nanostructured materials. Nature Nanotechnology, 2011
Maar voor het quantumprobleem komt ook een oplossing.
Optische vezels en quantumherinneringen zijn niet compatibel, maar natuurkundigen in de Verenigde Staten hebben een apparaat ontwikkeld dat enkele fotonen van de juiste vorm en kleur kan afgeven voor gebruik in de quantuminformatie. Quantumcomputing maakt gebruik van de bijzondere wetten van de quantumfysica om bepaalde berekeningen veel sneller te verwerken dan huidige computers, terwijl quantumcryptografie die wetten gebruikt om afluisteren te voorkomen voor veilige communicatie. Een van de beste media, afhankelijk van de overdracht van quantuminformatie, voor het verzenden van quantuminformatie is enkele fotonen.
Hardware die als software gaat werken, volgens mij werkt ons brein ook zo. Kan misschien gevaarlijk eigenwijs worden.
@bemoeier: Inderdaad werkt ons brein zo. Wat en hoe we denken heeft invloed op onze hersenen: met mri-scans kan men tegenwoordig aantonen dat er nieuwe verbindingen tussen zenuwcellen worden gelegd als men iets intensief in het geheugen wil prenten zoals bij studeren. Aan de andere kant heeft de fysieke structuur vd hersenen ook invloed op onze geest. Lijkt veel op het kip en ei probleem: maken de hersenen onze geest of maakt onze geest de hersenen?
In zekere zin kunnen we onszelf wel herstellen/in stand houden, maar zonder transformatie. Bijvoorbeeld herstel van beschadigde maar levende zenuwcellen. Een van de cruciale factoren voor herstel is of sommige of zelfs alle zenuwcellen in het getroffen gebied beschadigd of volledig vernietigd zijn. Als dat laatste het geval is, zullen veel van de symptomen onomkeerbaar zijn. Een voorbeeld van zo`n onomkeerbare situatie, is de schade veroorzaakt door de druk als gevolg van een zwelling na een hoofdwond, een infectie of een tumor.
Als dit kwaad verholpen is, bijvoorbeeld door wat cerebrale vloeistof af te voeren om de druk op de schedel te ontlasten, kunnen de beschadigde zenuwcellen zich herstellen en zullen de symptomen minder ernstig worden of zelfs helemaal verdwijnen. (Moscovitch en Rozin.)
Als de zenuwcellen vernietigd zijn, is het vooruitzicht minder gunstig. Voor zover we weten, is er geen waarborg voor vervanging van dode zenuwcellen: een verloren zenuwcel is voor altijd verloren. Maar er zijn wel mogelijkheden voor verbetering. Een van deze mogelijkheden is de vorming van nieuwe verbindingen aan de axonen van gezonde zenuwcellen. Grenzend aan beschadigde cellen kunnen nieuwe takken gaan groeien, hetgeen men ‘zijwaartse vertakking’ noemt (de zgn. collateralen).
Sommige onderzoekers denken dat axonen die door laesie zijn afgesneden, geleidelijk aan nieuwe takken ontwikkelen, die als het ware invallen voor de vernietigde cellen. Het resultaat is dat een kleiner aantal zenuwcellen het werk doet dat voorheen door veel meer cellen werd verricht. (Stricker en Zigmund.)
Een andere factor die tot herstel kan leiden, is de overname van functies van beschadigde gebieden door andere delen van de hersenen. Dit lijkt te gebeuren bij bepaalde gevallen van herstel na afasie.
Herstel van buitenaf is een andere ontwikkeling…die niet in dit kader van onderwerp valt.
Andere methodes zijn instandhouding door
*zelfregulatie (homeostatische aanpassingen),
*zelfbehoud (angst, woede),
*de tweedelige functie van behoeften: richtinggevend en activerend tot grotere inspanningen,
*door leren; aanhangers van Descartes (gedragstheoretici) zijn van mening dat het bij de geboorte meegekregen gedragsrepertoire wordt aangevuld met gedrag dat op ervaring berust. De klaarliggende bedrading wordt als het ware telkens aangepast. Er kunnen bijv.
1. nieuwe verbindingen tussen stimuli ontstaan,
2. verbindingen betreffen tussen handelingen en hun consequenties.
Bij de computer hardware ontwerpen heeft men gekozen voor een vrij statisch model waarmee simpele mensen (hebben hem nodig voor toepassingen) en gecompliseerde mensen (software-programmeurs).
Elk systeem waaronder ook het binaire systeem heeft zijn zwakheden. (is er geen input komt er ook geen bewerking en output).
Een betere datamachine kan ook een snellere machine zijn, als bij de input direct wordt beoordeeld hoe men het binaire statische huidige syseem zich kan aanpassen aan een optimaal binair systeem (waarbij de nullen en enen anders worden gebruikt)
Voor sommige gebruikers eizen is een 2 bit systeem voldoende, voor wat lastigere opdrachten is een even getallig giga bit systeem nodig. Voor gebruiksvriendelijke toepassingen waarbij men de output op elk gewenst moment wil beschouwen in een oneven bit systeem heel handig.
Het meest optimale syteem neemt exact de juiste hoeveelheid energie via het optimale bit systeem voor zijn berekeningen en input en output mag u zelf bepalen.Â
Compatibiliteit met oude en nieuwe systemen is dan niet meer zo moeilijk waarmee de diverse gebruikersgroepen nog vele jaren gebruik kunnen maken van de bit-systemen totdat zij de mogelijkheden hebben voor andere behoeften en toepassingen.Â
Chemische en biologische datamachines kunnen eventueel ook nodig (handig) zijn zodra men de onbeperkte ruimte gaat onderzoeken naast hun eigen beperkte bestaan.
Het meest lastige is telkens de oplagen optimaliseren aan het tijdelijke gebruik, daar de ontwikkelingen niet stil hoeven staan door problemen met de afzet vanwege overproductie of financiele hebzucht….Â
Uit de as van het verleden nemen wij (altans ik wel) een richting in de onbekende onbeperkte toekomst…..
Â