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.

Video:


Zdroj: utwen­te.nl


Ohodnoťte článok:
 
 
 

24 hodín

týždeň

mesiac

Najnovšie články

Do 5 ro­kov si mož­no po­chut­ná­me na bio­tech­no­lo­gic­kom mä­se vy­pes­to­va­nom v la­bo­ra­tó­riu
Startup s názvom Memphis Meats zo San Francisca sa chystá vyrábať širokú škálu mäsových výrobkov pripravovaných v laboratóriách určených na to. čítať »
 
Stre­doš­ko­lá­ci bu­dú skú­mať mik­ro­čas­ti­ce. Po­kú­sia sa vy­sto­po­vať Hig­gsov bo­zón
Celosvetový program Masterclasses otvára mladým výskumníkom dvere do špičkovej fyziky. čítať »
 
VE­DA: Na pod­po­ru vý­sku­mu v pod­ni­koch vy­čle­ni­li 200 mi­lió­nov eur
Podnikateľská sféra sa v spolupráci s vedecko-výskumnými inštitúciami, SAV, vysokými školami či neziskovými organizáciami bude môcť uchádzať prostredníctvom Výskumnej agentúry o peniaze z nového Operačného programu Výskum a inovácie. čítať »
 
VE­DA: Vy­hlá­si­li 19. roč­ník sú­ťa­že Ve­dec ro­ka SR
Centrum vedecko-technických informácií SR, Slovenská akadémia vied a Zväz slovenských vedecko-technických spoločností vyhlásili 19. ročník súťaže Vedec roka SR. čítať »
 
Chla­de­nie server­ov mor­skou vo­dou. Mic­ro­soft tes­to­val pod­mor­ské dá­to­vé cen­trum
Myšlienka umiestniť počítače do uzavretých nádrží a ponoriť ich do vody nie je nová. No výskumníci Microsoftu teraz prišli ako prví s nápadom prevádzkovať celé dátové centrum pod hladinou oceánu. čítať »
 
Fľa­ša, kto­rá pre­me­ní vzduch vo svo­jom vnút­ri na pit­nú vo­du
Šikovnú fľašu Fontus navrhol rakúsky priemyselný dizajnér Kristof Retezá a jej výnimočnosť spočíva v tom, že dokáže premeniť vzduch vo svojom vnútri na pitnú vodu. čítať »
 
Smar­tfó­ny ov­plyv­ňu­jú náš spá­nok viac než ko­feín
Vedci uverejnili už niekoľko štúdií o tom, ako smartfóny, tablety a počítače ovplyvňujú náš spánok. Tieto zariadenia vyžarujú takzvané modré svetlo, ktoré narúša funkciu melatonínu, hormónu spánku. čítať »
 
VESMÍR: Ob­ja­vi­li za­tiaľ naj­väč­ší so­lár­ny sys­tém
Medzinárodný tím astronómov objavil zatiaľ najväčší solárny systém pozostávajúci z červeného trpaslíka a veľkej plynnej exoplanéty, ktorá svoju hviezdu obieha vo vzdialenosti približne bilión kilometrov. čítať »
 
 
 
  Zdieľaj cez Facebook Zdieľaj cez Google+ Zdieľaj cez Twitter Zdieľaj cez LinkedIn Správy z RSS Správy na smartfóne Správy cez newsletter