Stanford ha creado una computadora de gotas de agua

Después de más de una década de investigación, los científicos de la Universidad de Stanford han creado una computadora funcional basada en el movimiento físico de las gotas de agua. Es un gran avance en la computación física que llega a la definición más básica de computadora: cualquier dispositivo programable que pueda realizar operaciones lógicas (matemáticas). Al combinar la teoría de vanguardia en dinámica de fluidos con una teoría muy poco avanzada en informática, el equipo pudo crear una computadora sincrónica basada enteramente en la física del agua.

Como puede imaginar, una computadora basado en el movimiento físico del agua es mucho, mucho más lento que una computadora convencional basada en el movimiento de electrones, pero eso no viene al caso. Nadie espera una nueva CPU líquida superrápida, pero al aplicar los principios de la computación a la manipulación de la materia, el investigador principal Manu Prakash y sus estudiantes graduados esperan poder revolucionar computacionalmente otras áreas de la ciencia.





Prakash es en realidad un bioingeniero: su principal objetivo con el proyecto es crear una plataforma para pruebas químicas robustas y súper rápidas. Su técnica puede dirigir potencialmente millones de gotas alrededor de un chip, simultáneamente, y cada una de ellas puede cargarse con una sustancia química diferente para realizar pruebas. Un chip bien diseñado podría convertir meses de experimentación química compleja en minutos, una vez que el chip ha sido diseñado y construido, el experimento diseñado y las muestras hechas y cargadas en el propio chip.

El investigador Manu Prakash (izquierda) y los estudiantes graduados colaboradores Jim Cybulski y Georgios Katsikis.

El investigador Manu Prakash (izquierda) y los estudiantes graduados colaboradores Jim Cybulski y Georgios Katsikis.



El sistema funciona basándose en el cambio continuo de un campo magnético aplicado. Las fichas, que en la actualidad tienen aproximadamente la mitad del tamaño de un sello postal, están incrustadas con diminutas barras de hierro que se magnetizan fácilmente; La disposición de estas barras en laberintos tipo 'Pac-Man' proporciona canales discretos para que sigan las gotas. Cada gota está impregnada de nanopartículas magnéticas que hacen que el agua responda a un campo magnético aplicado, por lo que al cambiar la polaridad de estas barras, el equipo puede decidir qué camino tomará cada gota a través del laberinto de barras.

El sistema solo funciona como una computadora de propósito general porque es 'síncrono', lo que significa que mantiene las diversas operaciones marchando al mismo ritmo; los investigadores dicen que potencialmente podrían controlar millones de gotas a la vez, con una versión escalada del mismo. tecnología. En una computadora convencional, cada uno de estos latidos se llama ciclo de reloj; en una computadora de gota de agua, este latido está controlado por el campo magnético que se mueve. En ambos casos, el mecanismo de sincronización central se asegura de que incluso miles de caminos e interacciones diferentes procedan de acuerdo con el mismo programa y, por lo tanto, puedan trabajar juntos hacia objetivos computacionales.

UNIVAC I

La memoria líquida de UNIVAC I.



Algunas de las primeras computadoras, como la UNIVAC I, tenían una memoria de computadora basada en mercurio líquido; en esencia, la idea de representar datos de computadora con materia física no es nueva. Lo nuevo es la idea de que la estructura física del chip podría usarse para dirigir el movimiento de la materia de una manera robusta y preprogramada. En el mejor de los casos, este tipo de cambio de paradigma en el enfoque de la química experimental podría causar el tipo de aumento exponencial de la eficiencia de las computadoras electrónicas que permiten las matemáticas normales.

Un gran impulso en la búsqueda de la medicina verdaderamente de próxima generación es la tecnología llamada 'órgano en un chip', que permitiría a los científicos probar los efectos de las drogas y otras sustancias en ciertos órganos al pasar esas sustancias a través de un pequeño soporte de alto rendimiento. -ins para órganos completos de interés. Con la capacidad de probar rápida y sistemáticamente las interacciones de miles de sustancias diferentes, esa idea algún día podría llegar al punto de 'individuo en un chip'.

En un futuro más previsible, la computación de gota de agua es una realización fascinante de algo que siempre se conoció teóricamente: la computación es un proceso fundamentalmente físico (hasta que la computación cuántica alcanza la mayoría de edad, supongo), y como tal puede expresarse en el medio de materia física. Es mucho menos eficiente de esa manera, pero la eficiencia no es el único objetivo que vale la pena perseguir.

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