Создан рабочий прототип «пневматического» микропроцессора
Двое ученых из (США) сконструировали микропроцессор, для представления данных в котором используется воздух.
Реализация логического элемента И-НЕ в «пневматическом» микропроцессоре (иллюстрация авторов работы).
Другими
словами, информация кодируется уровнем давления в микроканалах
устройства: «вакуум» соответствует 0, «атмосфера» — 1. Распространение
данных по каналам контролируют пневматические клапаны, для управления
которыми предусмотрены небольшие камеры, расположенные под каналами
передачи и отделенные от них гибкой непроницаемой мембраной. При подаче
воздуха в камеру мембрана выгибается вверх и закрывает соответствующий
клапан; при откачке воздуха мембрана выгибается в другую сторону, и
клапан открывается, разрешая прохождение сигнала.
Для реализации этой концепции на практике авторы использовали кремнийорганическое соединение ,
что дало возможность наблюдать за работой устройства (см. видео ниже):
выгнутая вниз мембрана значительно лучше отражает падающее на нее
излучение. Сначала ученые создали основные элементы будущих схем
(логические вентили, сдвиговые регистры, триггеры) и протестировали их,
а затем сконструировали рабочие образцы двух-, трех-, четырех- и
восьмибитных микропроцессоров.
По мнению ученых, у подобных микропроцессоров есть вполне
конкретная сфера применения: они прекрасно подойдут для управления так
называемыми ,
которые используются в химических и биологических исследованиях. «Во
многих микрожидкостных устройствах управление током жидкости
осуществляется с помощью пневматических клапанов, поэтому добавить к
ним пневматическую схему управления должно быть легко», — комментирует
один из участников исследования Марк Бёрнс (Mark Burns). А вот
приспособить электронные компоненты для работы с такими системами
довольно тяжело: придется развивать новые технологии производства.
Еще одним преимуществом микропроцессора является его
простота: в качестве источника вакуума можно, к примеру, использовать
ручной насос. Впрочем, составить реальную конкуренцию электронным
аналогам такое устройство, разумеется, не сможет: оно безнадежно
уступает им по скорости работы.
Концепция объединения управляющего «пневматического» микропроцессора и микрожидкостного устройства (иллюстрация авторов работы).
Трехбитный
«пневматический» микропроцессор. Вверху — принципиальная схема, внизу —
схема практической реализации; обозначения см. выше. (Иллюстрация
авторов работы.)
Работа логического элемента И-НЕ.
Работа триггера.
Полная версия отчета исследователей опубликована в журнале .
