ه‍.ش. ۱۳۸۸ شهریور ۳۰, دوشنبه

کامپیوتر بادی !



- پژوهشگران با استفاده از خلا و جریان هوا به جای صفر و یک، رایانه‌ای ساخته‌اند که با هوا کار می‌کند. قرار است این رایانه بادی (!) برای محاسبات ریزسیالات در آزمایشگاه‌ها استفاده شود.
مجید جویا: برای انجام محاسبات پیچیده، راه‌های زیادی به غیر از استفاده از یک کامپیوتر الکترونیک استاندارد وجود دارد، ولی به تازگی به فهرست طولانی ماشین‌های محاسبه عجیب و غریب، یک مورد جدید اضافه شده که محاسبات خود را به جای سیلیکون، بر روی هوا انجام می‌دهد.
به گزارش نیوساینتیست، مجموعه پیچیده‌ای از کانال‌ها و سوپاپ‌ها که توسط مینسونگ ری و مارک بارنز از دانشگاه میشیگان طراحی و ساخته شده‌اند، سیگنال‌های دو-دویی را به روش عجیبی پردازش می‌کند: برای نمایش حالت صفر هوا را از لوله‌ها بیرون می‌کشد و برای حالت یک، لوله را از هوا پر می‌کند. زنجیره‌ای از چنین صفر و یک‌هایی از میان کانال‌های پردازنده جریان می‌یابد و شیرهای هوا، جریان سیگنال‌ها را از میان این کانال‌ها کنترل می‌کنند.
کامپیوتر سوپاپیهر شیر هوا با تغییر فشار هوا در محفظه کوچکی که زیر کانال هوا قرار دارد، کنترل می‌شود و با یک غشای ضد نشت و انعطاف‌پذیر از باقی مدار جدا می‌شود. هنگامی که محفظه پایینی با هوا پر شد، غشا به بالا فشار می‌آورد و شیر را می‌بندد، و به این ترتیب از عبور سیگنال دو-دویی از یکی از اتصالات این پردازنده جلوگیری می‌کند.
بیرون کشیدن هوا از محفظه، غشا را به پایین می‌کشد و سبب می‌شود که شیر باز شود و سیگنال از این اتصال عبور کند.
این دو محقق، از کانال‌های قابل کنترل با شیر برای ایجاد مجموعه متنوعی از گیت‌های منطقی، فلیپ فلاپ و شیفت رجیستر استفاده کردند، و آنها را به هم متصل کردند تا یک ریز پردازنده 8 بیتی بسازند. این امر بدین معنا است که طولانی‌ترین مجموعه اطلاعاتی که این دستگاه می‌تواند پردازش کند، تنها از 8 بیت تشکیل شده است، مانند پردازنده‌های مورد استفاده در دستگاه‌های دهه 80 قرن گذشته میلادی، دستگاه‌هایی مانند نینتندو.
قسمت جالب این دستگاه این است که می‌توان مولفه‌های پنوماتیک آن را در حال کار مشاهده کرد، چون که غشاها هنگامی که به پایین کشیده می‌شوند، عکس‌العمل شدیدی نشان می‌دهند.
کمک در آزمایشگاهولی این ریزپردازنده هوایی فاصله خیلی زیادی تا تبدیل شدن به یک ماشین محاسبه جدی دارد، این چیزی است که خود ری و بارنز هم به آن اذعان دارند: این دستگاه توانایی بالقوه ارتقای سطح دستگاه‌های «آزمایشگاه روی یک تراشه» را دارد، دستگاه‌هایی که بتوانند آزمایش‌های شیمیایی پیچیده را خودکار انجام دهند و توانایی تشخیص بیماری‌ها، نمونه‌گیری از دی.ان.ای و دیگر امور آزمایشگاهی را بهبود ببخشند.
به گفته این گروه محققین دانشگاه میشیگان، این دستگاه‌های ریزسیالاتی جیبی هنوز کاربرد عملی زیادی ندارند، شاید به این‌دلیل که آنها نیاز به تعداد زیادی از مولفه‌های حجیم و غیر الکترونیکی دارند که عملکرد آنها را کنترل کنند.
استفاده از مدارهای منطقی، راهی است برای این‌که بخش زیادی از این اقدامات کنترلی را به روی تراشه منتقل کرد و در نتیجه هزینه‌ها را کاهش داد. ولی بارنز به این نکته اشاره می‌کند که خیلی از سیستم‌های سیالاتی هیچ مولفه الکترونیکی ندارند و به این دلیل، اضافه کردن شیرهای استاندارد الکترونیکی به دستگاه، نیاز به یک فرایند جدید تولید را به میان خواهد آورد.
او می‌گوید: «خیلی از سیستم‌های ریز سیالاتی از سوپاپ‌های پنوماتیک برای کنترل جریان مایع استفاده می‌کنند، در نتیجه اضافه کردن مدارهای کنترل پنوماتیک می‌تواند به نسبت ارزان و ساده باشد».
به رغم این که این دستگاه هنوز نیاز به یک منبع خلا خارجی دارد تا بتواند عمل کند، حجم ریز پردازنده به حدی کم است که خلا مورد نیاز را می‌توان با استفاده از یک پمپ دستی تولید کرد.
رویکرد چند وجهیاندرو دی‌ملو، متخصص ریز سیالات در امپریال کالج لندن فکر می‌کند که ساده‌سازی این روش کار می‌تواند به ساخت دستگاه‌های ریز سیالاتی مفیدی برای کشورهای در حال توسعه منجر شود. او می‌گوید: «این واقعیت که شما می‌توانید خلا مورد نیاز را با یک پمپ دستی تولید کنید به این معنی است که این دستگاه‌ها توان کمی را مصرف می‌کنند، و برای جاهای دور افتاده مناسبند».
با این حال، به نظر نمی‌رسد که این دستگاه استفاده زیادی در خارج از محدوده ریز سیالات پیدا کند؛ سیگنال‌های «هوا» یا «خلا» در مقایسه با جریان بسیار سریع الکترون‌ها در یک مدار استاندارد سیلیکونی خیلی کند است. هر چند بارنز به دنبال راه حلی برای این مشکل هم می‌گردد، او می‌گوید: «کوچک شدن دستگاه به این معنی خواهد بود که سیگنال‌ها مسافت کمتری را طی می‌کنند و در نتیجه سرعت بالاتری خواهند داشت».

هیچ نظری موجود نیست: