کامپیوتر مکانیکی به مکعب های کیریگامی متکی است نه الکترونیک

کامپیوترهای مکانیکی کامپیوترهایی هستند که با استفاده از قطعات مکانیکی به جای قطعات الکترونیکی کار می کنند. از لحاظ تاریخی، این اجزای مکانیکی چیزهایی مانند اهرم یا چرخ دنده بوده اند. با این حال، کامپیوترهای مکانیکی همچنین می توانند با استفاده از ساختارهایی ساخته شوند که چندپایه هستند، به این معنی که آنها بیش از یک حالت پایدار دارند - به هر چیزی که می تواند در بیش از یک موقعیت پایدار تا شود فکر کنید.

جی یین، نویسنده همکار مقاله در مورد این کار و دانشیار مهندسی مکانیک و هوافضا در ایالت NC می گوید: «ما علاقه مند بودیم چند کار را در اینجا انجام دهیم. "اول، ما علاقه مند به توسعه یک سیستم مکانیکی پایدار برای ذخیره داده ها بودیم.

دوم، این کار اثبات مفهوم بر توابع محاسباتی باینری متمرکز شده است که یک مکعب یا به بالا یا پایین فشار داده می شود - یا 1 یا 0 است. ما در این سیستم اثبات مفهومی نشان دادیم که مکعب ها می توانند پنج حالت مختلف یا بیشتر داشته باشند، این بدان معناست که یک مکعب معین می تواند نه تنها یک یا یک 0 را منتقل کند ، بلکه یک 2، 3 یا 4."

واحدهای اساسی کامپیوتر مکانیکی جدید مکعب های پلاستیکی 1 سانتی متری هستند که در واحدهای کاربردی متشکل از 64 مکعب به هم پیوسته گروه بندی شده اند. طراحی این واحدها از کیریگامی که هنر برش و تا کردن کاغذ است الهام گرفته شده است. یین و همکارانش اصول کریگامی را روی مواد سه بعدی که به مکعب های متصل بریده می شوند، اعمال کرده اند.

هنگامی که هر یک از مکعب ها به بالا یا پایین فشار داده می شود، هندسه -- یا معماری -- همه مکعب های متصل را تغییر می دهد. این کار را می توان با فشار فیزیکی به بالا یا پایین یکی از مکعب ها یا با اتصال یک صفحه مغناطیسی به بالای واحد عملکردی و اعمال یک میدان مغناطیسی برای فشار دادن آن از راه دور به بالا یا پایین انجام داد. این واحدهای عملکردی 64 مکعبی را می توان با هم در فراساختارهای پیچیده تر دسته بندی کرد که امکان ذخیره داده های بیشتر یا انجام محاسبات پیچیده تر را فراهم می کند.

مکعب ها با نوارهای نازک نوار الاستیک به هم متصل می شوند. برای ویرایش داده ها، باید پیکربندی واحدهای عملکردی را تغییر دهید. این کار به کاربران نیاز دارد که لبه های متا ساختار را بکشند، که نوار الاستیک را کشیده و به شما امکان می دهد مکعب ها را به بالا یا پایین فشار دهید. هنگامی که فراساختار را رها می کنید، نوار منقبض می شود و مکعب ها -- و داده ها -- در جای خود قفل می شوند.

Yanbin Li، نویسنده اول مقاله و محقق فوق دکترا در ایالت NC می گوید: «یک کاربرد بالقوه برای این کار این است که به کاربران اجازه می دهد تا رمزگذاری یا رمزگشایی سه بعدی، مکانیکی ایجاد کنند. به عنوان مثال، یک پیکربندی خاص از واحدهای عملکردی می تواند به عنوان یک رمز عبور سه بعدی عمل کند.

لی می گوید: «و تراکم اطلاعات بسیار خوب است. "با استفاده از یک چارچوب دودویی - که در آن مکعب ها بالا یا پایین هستند - یک فراساختار ساده از 9 واحد عملکردی دارای بیش از 362000 پیکربندی ممکن است."

یین می گوید: «اما ما لزوماً محدود به یک زمینه باینری نیستیم. "هر واحد عملکردی از 64 مکعب را می توان در طیف گسترده ای از معماری ها، با مکعب هایی که تا ارتفاع 5 مکعب روی هم چیده شده اند، پیکربندی کرد. این امکان توسعه محاسباتی را فراهم می کند که فراتر از کد باینری است. کار اثبات مفهوم ما در اینجا نشان می دهد که محدوده بالقوه این معماری ها، اما ما کدی را توسعه نداده ایم که بر روی آن معماری ها سرمایه گذاری کند، مایلیم با سایر محققان همکاری کنیم تا پتانسیل کدگذاری این فراساختارها را بررسی کنیم.

لی می گوید: «ما همچنین علاقه مند به بررسی کاربرد بالقوه این فراساختارها برای ایجاد سیستم های لمسی هستیم که اطلاعات را به جای پیکسل ها روی صفحه نمایش، در یک زمینه سه بعدی نمایش می دهند.

این کار با حمایت بنیاد ملی علوم تحت کمک های مالی 2005374، 2126072 و 2231419 انجام شد.