Image
25.9.2015 0 Comments

Vedci použitím umelej evolúcie vytvorili funkčnú elektroniku z nanočastíc zlata

Výskumníci z Inštitútu MESA+ pre nanotechnológie a Inštitútu pre výskum informačných a komunikačných technológií pri univerzite v holandskom meste Twente ukázali, ako fungujú elektronické obvody vyrobené radikálne novým spôsobom - s použitím metód podobných darwinovskej evolúcii.

Veľkosť týchto obvodov je porovnateľná s veľkosťou ich konvenčných náprotivkov, ale sú oveľa bližšie k prírodným štruktúram, napr. ľudskému mozgu. Zistenia výskumníkov sú prísľubom novej generácie výkonnej a energeticky úspornej elektroniky.

Digitálne počítače možno pokladať za jeden z najväčších úspechov 20. storočia. Ich výkon neustále rastie vďaka integrovaniu malých súčiastok na kremíkových čipoch. Ibaže pokračovať touto cestou je čoraz ťažšie a nákladnejšie. Súčasné tranzistory sa skladajú len z hŕstky atómov a výroba čipov s miliónmi takýchto tranzistorov predstavuje veľkú výzvu. Okrem toho v elektronike rastie aj spotreba energie.

Treba teda hľadať alternatívne smery a uvedomiť si, že sa môžeme učiť od prírody. Prirodzená evolúcia viedla k vytvoreniu takého výkonného „počítača", ako je ľudský mozog, ktorý môže riešiť zložité problémy energeticky efektívnym spôsobom. Príroda využíva zložité siete, ktoré môžu vykonávať paralelne veľa úloh.

Prístup výskumníkov z Twente je založený na metódach podobných tým, s akými sa možno stretnúť v prírode. Na vykonávanie výpočtových úloh použili siete z nanočastíc zlata, z ktorých vytvorili zhluky s priemerom 20 nm. Z nich potom mechanizmom prirodzeného výberu, teda genetickými algoritmami prostredníctvom manipulácie elektrickým prúdom vytvorili elektronické obvody.

Na rozdiel od tradičnej elektrotechniky upustili od návrhu obvodov. Pri použití „beznávrhových" (designless) systémov sú konštrukčné chyby prakticky vylúčené. Výpočtová sila siete je umožnená aplikovaním umelej evolúcie. Takýto vývoj trvá namiesto miliónov rokov menej ako hodinu. Pri použití elektrických signálov jednu a tú istú sieť možno nakonfigurovať do 16 rôznych logických hradiel. Takýto evolučný prístup môže dokonca ťažiť aj z chýb materiálu, ktoré môžu byť v konvenčnej elektronike fatálne.

Je to prvýkrát, čo sa vedcom podarilo takýmto spôsobom realizovať robustnú elektroniku s rozmermi, ktoré môžu konkurovať komerčnej technológii. Podľa profesora Wilfreda van der Wiela majú realizované obvody v súčasnosti ešte obmedzený výpočtový výkon.

„Ale týmto výskumom sme priniesli dôkaz o princípe. Preukázali sme, že náš prístup funguje v praxi. Rozširovanie systému prinesie v budúcnosti pridanú hodnotu." Také čipy by mohli dobre zvládať komplexné úlohy, ako je napríklad rozpoznávanie tváre. Úlohy tohto typu sú pre počítač nesmierne náročné, hoci ľudia ich zvládajú poľahky.

Ďalšia dôležitá výhoda je v tom, že takéto čipy potrebujú oveľa menej energie, a to tak pri výrobe, ako aj pri použití. Uplatniť by sa mohli napríklad v nositeľnej elektronike, biomedicíne a v ďalších odvetviach.

Celá štúdia s názvom Evolution of a Designless Nanoparticle Network into Reconfigurable Boolean Logic bola publikovaná v časopise Nature Nanotechnology.


Zdroj: utwente.nl


Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Výskum

Znížením rýchlosti lodí by sa mohli obmedziť emisie skleníkových plynov

12.11.2019 07:30

Podľa novej štúdie  by zníženie rýchlosti lodí mohlo mať priaznivý dosah na ľudí, prírodu a klímu. Zníženie o 20 % by mohlo obmedziť emisie skleníkových plynov, ale aj ďalších znečisťujúcich látok, na ...

Výskum

„Nepotopiteľný kov“ zostáva na vode, aj keď doň urobíte diery

11.11.2019 08:00

Superhydrofóbne materiály, ktoré výborne odpudzujú vodu, môžu byť veľmi užitočné z množstva dôvodov. Môžu zabrániť vytváraniu ľadu na povrchoch, postarať sa o vodotesnosť elektroniky či zefektívnenie ...

Výskum

Slovenskí vedci a vedkyne si prevzali ocenenia za prácu a výsledky v oblasti vedy a techniky

09.11.2019 19:20

Oceniť prácu vedecko-výskumných pracovníkov za ich prínos v oblasti vedy, techniky a inovácií bolo  cieľom  slávnostného večera pri príležitosti vyhlásenia výsledkov Ceny za vedu a techniku. Podujatie ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

Najnovšie videá