Un computer meccanico promette di superare il sistema binario nell’archiviazione dei dati

I ricercatori della North Carolina State University, negli Stati Uniti, hanno sviluppato un prototipo di computer meccanico che utilizza cubi polimerici, in grado di andare oltre l’approccio binario all’archiviazione dei dati.

Il design del computer si ispira al kirigami, l’arte giapponese di tagliare e piegare la carta. Inoltre, consente di bloccare o modificare i dati senza utilizzare alcun componente elettronico. La ricerca è stata pubblicata su Science Advanced

Mentre il mondo si precipita verso una nuova frontiera tecnologica dai risultati incerti, legata a nuove applicazioni informatiche, cresce la preoccupazione per l’eccessivo utilizzo di energia da parte delle infrastrutture informatiche. Se l’archiviazione dei dati basata sul cloud non era già un grande spreco di energia, le nuove applicazioni basate sull’intelligenza artificiale (AI) sono ancora più energivore e non mostrano segni di rallentamento nel prossimo futuro. Ogni applicazione che comporta il mantenimento di dati su supporti basati sull’elettromagnetismo sempre disponibili online comporta un uso continuo di energia elettrica

In questo contesto, l’idea di un computer meccanico che non utilizza elettricità è benvenuta. In passato, i progetti di computer meccanici sono stati caratterizzati da componenti come leve e ingranaggi. Tuttavia, i ricercatori della North Carolina State University hanno avuto idee diverse per rendere un computer meccanico più facile da usare.

Esempio di kirigami

Design ispirato a Kirigami

Il computer meccanico è realizzato con cubi di polimero non più grandi di 1 cm. Un’unità funzionale comprende 64 blocchi di questo tipo, collegati tra loro da sottili strisce di nastro elastico. Il design di questi cubi è ispirato al kirigami e quando uno di questi blocchi viene spinto verso l’alto o verso il basso, cambia la geometria dei tubi interconnessi.

Quindi, l’unità funzionale è una metastruttura che memorizza i dati o permette di eseguire calcoli più complessi. Per modificare i dati sui blocchi, l’utente deve tirare lungo i bordi della metastruttura, che allunga il nastro elastico e permette di spostare i singoli cubi. Quando la metastruttura viene rilasciata, il nastro si contrae, mantenendo i cubi in posizione e bloccando i dati.

“La densità di informazioni è piuttosto buona”, ha detto Yanbin Li, ricercatore post-dottorato dell’università che ha partecipato alla ricerca. “Utilizzando un quadro binario – dove i cubi sono in alto o in basso – una semplice metastruttura di 9 unità funzionali ha più di 362.000 configurazioni possibili”.

Non limitato dal sistema binario

I ricercatori sono tuttavia confortati dall’idea che il computer meccanico che hanno costruito non si limita all’elaborazione dei dati utilizzando solo il sistema binario. Ogni unità funzionale di 64 cubi può essere configurata in un’ampia varietà di architetture, e i cubi possono essere impilati fino a cinque spazi in altezza.

“Pensiamo che ci sia un potenziale per un’informatica più complessa, con la trasmissione di dati in base all’altezza di un determinato cubo”, ha spiegato Jie Yin, professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State.

“Abbiamo dimostrato in questo sistema proof-of-concept che i cubi possono avere cinque o più stati diversi. Teoricamente, ciò significa che un dato cubo può trasmettere non solo un 1 o uno 0, ma anche un 2, 3 o 4”.

I ricercatori sono anche interessati a implementare il loro sistema per applicazioni che vadano oltre l’informatica. “Siamo anche interessati ad esplorare l’utilità potenziale di queste metastrutture per creare sistemi tattili che visualizzino le informazioni in un contesto tridimensionale piuttosto che come pixel su uno schermo”, ha aggiunto Li nel comunicato stampa in cui presentaava la sua innovazione. Per esempio, una configurazione specifica dei cubi potrebbe servire come password tridimensionale.