تراشه کامپیوتری روی فیبر چیست و چگونه کار میکند؟
پژوهشگران دانشگاه فودان شانگهای موفق به توسعه نوعی مدار مجتمع فیبری (FIC) شدهاند که درون فیبری با ضخامتی کمتر از یک تار موی انسان جای میگیرد و قادر است فرایند پردازش اطلاعات را مشابه یک رایانه معمولی انجام دهد. این تراشه فیبری در عین انعطافپذیری بالا، از استحکام قابلتوجهی برخوردار است و طبق اعلام محققان میتواند فشاری معادل ۱۵٫۶ تن را تحمل کند.
به گفته تیم تحقیقاتی، این مدار مجتمع فیبری میتواند بسیاری از محدودیتهای فعلی در حوزه الکترونیک انعطافپذیر را برطرف کند. درحالحاضر، بخش زیادی از دستگاههای پوشیدنی همچنان از تراشههای سخت مبتنیبر ویفرهای سیلیکونی استفاده میکنند که همین موضوع مانع از راحتی و گسترش کاربرد آنها میشود. پژوهشگران دانشگاه فودان معتقدند FIC با بهرهگیری از چگالی بسیار بالای ریزتراشهها و توان پردازش چندحالته، عملاً آخرین اجزای سخت و غیرقابلانعطاف مدارهای الکترونیکی را حذف میکند.
طبق گزارشها، ساختار این مدار مجتمع شباهت زیادی به رول سوشی دارد. در این روش، لایههای بسیار نازک مدارهای الکترونیکی ابتدا روی زیرلایههای انعطافپذیر ساخته میشوند و سپس بهصورت مارپیچی در چند لایه روی یکدیگر قرار میگیرند. حاصل این فرایند، فیبری با معماری مارپیچ چندلایه و قطری در حدود ۵۰ میکرومتر است که از موی انسان نازکتر به شمار میرود.
قدرت پردازشی در حد پنتیوم با ضخامت یک تار مو
بر اساس مقاله منتشرشده توسط محققان، چگالی ادغام مدار در نمونههای فعلی به حدود ۱۰۰ هزار ترانزیستور در هر سانتیمتر رسیده است که معادل ۱۰ میلیون ترانزیستور در هر متر خواهد بود. این میزان چگالی برای پردازش همزمان سیگنالهای دیجیتال و آنالوگ در داخل خود فیبر کافی ارزیابی شده و به گفته تیم پژوهشی، امکان انجام محاسبات عصبی با دقت تشخیص بالا را نیز فراهم میکند.
وبلاگ رسمی دانشگاه فودان اعلام کرده است که یک فیبر به طول یک متر میتواند میلیونها ترانزیستور را در خود جای دهد و به سطح توان پردازشی یک رایانه رومیزی معمولی نزدیک شود. در مقایسه، چنین تراکمی بیشتر با پردازندههای قدیمی مانند Intel Pentium III و AMD K6-2 در اواخر دهه ۱۹۹۰ میلادی قابل مقایسه است؛ پردازندههایی که هرکدام کمتر از ۱۰ میلیون ترانزیستور داشتند.
نتایج آزمایشهای دوام و مقاومت تراشه فیبری
محققان چینی همچنین نتایج آزمونهای دوام این مدار مجتمع فیبری را منتشر کردهاند. بر اساس مقالهای که در ژورنال Nature به چاپ رسیده، این فیبرها مقاومت بالایی در شرایط سخت از خود نشان دادهاند. نمونههای آزمایشی توانستهاند خمشدن و سایش در ۱۰ هزار چرخه، کشش تا ۳۰ درصد، پیچش با زاویه ۱۸۰ درجه در هر سانتیمتر و حتی عبور یک کامیون با وزن ۱۵٫۶ تن را بدون آسیب جدی تحمل کنند.
تیم دانشگاه فودان اعلام کرده است که به یک راهکار عملی برای تولید انبوه مدار مجتمع فیبری دست یافته؛ موضوعی که از نظر صنعتی اهمیت زیادی دارد، چراکه بسیاری از فناوریهای آزمایشگاهی به دلیل نبود امکان تولید در مقیاس بالا هرگز به مرحله تجاریسازی نمیرسند. پژوهشگران میگویند این فناوری به دلیل ضخامت بسیار کم و انعطافپذیری بالا، گزینهای مناسب برای رابطهای مغز و رایانه خواهد بود و میزان انعطاف آن را قابلقیاس با بافت مغز توصیف میکنند.
کاربردهای تراشه فیبری در پوشیدنیها و لباسهای هوشمند
از دیگر کاربردهای پیشنهادی این تراشه کامپیوتری روی فیبر میتوان به دستکشهای واقعیت مجازی و پارچههای هوشمند اشاره کرد. به باور پژوهشگران، دستکشهای مبتنیبر مدار مجتمع فیبری از نظر ظاهر و حس لمس تفاوتی با پارچههای معمولی نخواهند داشت، اما در عین حال قادر خواهند بود دادههای حرکتی و حسی را با دقت بسیار بالا ثبت کنند. این ویژگی میتواند زمینهساز نسل تازهای از پوشیدنیها و منسوجات هوشمند باشد که رایانه را مستقیماً در تار و پود لباس ادغام میکنند.
در صورت تجاریسازی، مدار مجتمع فیبری میتواند مسیر جدیدی برای حضور پردازش رایانشی در محیطهای روزمره باز کند. فیبرهای پردازشی با چنین چگالی بالایی از ترانزیستورها، امکان توسعه لباسهای پزشکی پایشی، رابطهای عصبی غیرتهاجمی و تجهیزات واقعیت مجازی سبکتر و راحتتر را فراهم خواهند کرد.
با ما از آخرین خبرهای تکنولوژی با خبر شوید.