Muistitekniikalle uusia ja vanhoja konsteja18.08.2021 8-bittinen pneumaattinen RAM-siru, jota käytetään pehmeän robotin ohjaamiseen Pneumaattinen muisti tuo robotiikkaan pehmeitä liikkeitä ja teoreettiset tutkimukset nestetekniikalla kehittelevät ioneihin perustuvaa memristoritekniikkaa. UC Riversiden insinöörit ovat kehittäneet pneumaattisen RAM-muistin, jota aiotaan käyttää pehmeiden robottien ohjaamiseen. Nykyisten robottien pneumaattiset ohjaukset tukeutuvat elektronisesti ohjattuihin venttiileihin pehmeästi liikkuvien osien hallitsemiseksi. Menettely aiheuttaa laitekustannuksia, sähköistystä ja kokoon liittyviä ongelmia. Edistääkseen pehmeän robotiikan käyttöä, biotekniikan tohtorikoulutettava Shane Hoang ja hänen ryhmänsä tuli vilkaisseeksi menneisyyteen. Pneumaattinen logiikka edelsi elektronisia tietokoneita ja tarjosi edistyneen hallinnan monissa tuotteissa, termostaateista ja muista ilmastointijärjestelmien komponenteista automaattipianoihin jo 1900-luvun alussa. Tutkijat kehittivätkin pneumaattisen muistirakenteen käyttämällä mikrovirtausventtiileitä transistoreiden sijaan. Venttiilit pysyvät suljettuina paine-eroja vastaan, vaikka ne olisi irrotettu ilmansyötöstä, mikä luo loukkuun jääneitä paine-eroja, jotka toimivat muistina ja ylläpitävät robotin toimilaitteiden tilaa. Muutettuaan mikrovirtausventtiilit käsittelemään suurempia ilmavirtauksia, ryhmä tuotti 8-bittisen pneumaattisen RAM-piirin. Se käyttää ilmakehän painetta edustamaan arvoa “ Teoriassa tätä järjestelmää voitaisiin käyttää tiettyjen robottien ohjailemiseen ilman elektroniikkaa vain akkukäyttöisellä pumpulla tyhjiön luoden. Tätä tekniikkaa käyttävät robotit olisivat erityisen turvallisia toimittaessa ihmisten parissa, kuten puettavat laitteet vauvoille, joilla on motorisia häiriöitä. CNRS:n ja Ecole Normale Supérieure - PSL:n tutkijat ovat sen sijaan teoretisoineet kuinka kehittää keinotekoisia neuroneja käyttämään ioneja aivan kuten aivojenkin solut, informaation kantajina. Heidän työnsä raportoi, että yhden kerroksen vesimolekyylejä hyödyntävällä laitteilla, jotka kuljettavat ioneja grafeenin nanoraoissa, on sama siirtokapasiteetti kuin neuronilla. Aivojen korkea energiatehokkuus johtuu erityisesti sen perusyksiköstä, neuronista, jonka ionikanavat avautuvat ja sulkeutuvat vastaanotettujen ärsykkeiden mukaan. Syntyneet ionivirrat luovat sähkövirran ja toimintasignaalit, joiden avulla aivojen neuronit voivat kommunikoida keskenään. Tekoäly voi tehdä kaikki nämä tehtävät, mutta vain energiankulutuksella, joka on kymmeniä tuhansia kertoja suurempi kuin ihmisen aivoilla. Joten tutkimushaaste on suunnitella energiatehokkaampia muistijärjestelmiä, esimerkiksi käyttämällä informaation kantajina ioneja, eikä elektroneja. Tähän nanovirtausten tutkimus siitä, miten nesteet käyttäytyvät alle 100 nanometrin levyisillä kanavilla, tarjoavat uusia näkökulmia. Tutkimusryhmän laboratorio osoitti kuinka rakentaa prototyyppi keinotekoisesta neuronista. He osoittivat, että sähkökentän vaikutuksesta vesikerroksen ionit kokoontuvat pitkänomaisiksi klustereiksi ja kehittävät memristoriefektin eli säilyttävät osan ärsykkeistä, joita ovat saaneet aiemmin. Tämä teoreettinen työ jatkuu kokeellisesti, tavoitteena todistaa, että tällaiset järjestelmät voivat toteuttaa yksinkertaisia oppimisalgoritmeja, jotka voivat toimia perustana huomisen sähköisille muisteille. Aiheista aiemmin: |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.