Kohti äärimmäistä tietokonepiiriä

Vuonna 1959 fyysikko Richard Feynman esitti tunnetun tokaisun "Pohjalla on tilaa yllin kyllin," puhuessaan tulevaisuudesta, jossa pienet rakenteet voisivat tuottaa merkittäviä saavutuksia.

Sittemmin olemme kokeneet muun muassa mikroelektroniikan saavutukset mutta pohjaa ei ole vielä saavutettu.

Feynmanin näkemyksen hengessä ja vastauksena haasteisiin, joita hän antoi keinona innostaa tieteen ja tekniikan luovuutta, UC Santa Barbaran sähkö- ja atk-insinöörit ovat kehittäneet suunnitelman toiminnalliselle nanomittakaavan tietokonelaiteelle.

UCSB:n tutkijoiden kehittämän 8-bittisen summaimen logiikkajärjestelmä perustuu materiaalivaikutukselliseen logiikkaan yhdistettynä memristorisiin piirielementteihin.

Toisin kuin tavanomaisessa laskentalogiikassa tässä laskentamuodossa looginen operaatio ja informaation tallennus tapahtuvat samanaikaisesti ja paikallisesti. Tämä vähentää merkittävästi sekä logiikan että datan edestakaisen siirron tarvitsemaa tilantarvetta.

Lisäksi tutkijat muokkasivat perinteisen kaksiulotteisen memristorin arkkitehtuurin kolmiulotteiseksi lohkoksi, jota voitaisiin sitten pinota ja pakata tilaan, jota tarvitaan täyttämään Feynman Grand Prize-haaste.

Haastetta isännöivä Foresight Institute tarjoaa 250000 dollarin palkinnon ensimmäiselle henkilölle, joka suunnittelee ja rakentaa kaksi nanoteknologista laitetta - nanoluokan robottikäsivarsi sekä tietokone, joka osoittaa, onko mahdollista rakentaa nanoteknologinen tietokone.

Vaatimukset täyttävät nanorobotit voisivat korjata vahinkoja ihmisen solujen sisällä vähintään 0,1 nanometrin paikannustarkkuudella. Sellaisia nanorobotteja mahtuisi veripisaraan miljardin verran.

Tietoteknisen osuuden täytyy olla toimiva nanometriskaalan piiri, joka kykenee ynnäämään kaksi 8-bittistä numeroa. Piirin koko saa olla maksimissaan 50 nanometriä kussakin ulottuvuudessa.