В основе технологии лежат бистабильные структуры — элементы, способные устойчиво существовать в двух состояниях. Принцип хорошо знаком по игрушечным браслетам-защёлкам: конструкция может мгновенно переключаться между прямой и изогнутой формой. Учёные используют эти два положения как механические аналоги бинарных 0 и 1, формируя так называемые m-биты — механические биты памяти.
Главной проблемой подобных систем долгое время оставалось управление: каждый механический бит обычно приходилось переключать отдельно, что делало масштабирование практически невозможным. Новая работа предлагает радикально более простой подход. Вместо индивидуального управления исследователи программируют сразу весь материал с помощью динамики вращения.
Команда создала платформу с гибкими силиконовыми балками, каждая из которых имеет собственный порог «защёлкивания». При вращении системы возникают центробежные и эйлеровы силы, заставляющие балки переходить из одного стабильного состояния в другое. Изменяя скорость вращения, направление и ускорение, учёные могут одновременно записывать нужную конфигурацию механической памяти во всей структуре.
Для демонстрации возможностей технологии исследователи закодировали все 26 букв латинского алфавита. Каждой букве сопоставлялся пятибитный код ASCII, а пять гибких балок на вращающейся платформе играли роль механических ячеек памяти. После завершения вращения итоговое положение балок соответствовало записанному символу.
Работа показывает, что механические вычисления постепенно выходят из категории лабораторных экспериментов. В перспективе подобные системы могут стать основой «физического интеллекта» — материалов, способных хранить информацию и выполнять логические операции без традиционной электроники.
Особенно интересны потенциальные применения в мягкой робототехнике и микрофлюидике. Например, центробежные силы могут управлять микроскопическими клапанами в диагностических устройствах, а мягкие роботы смогут менять форму и двигаться за счёт давления жидкости или воздуха без встроенных электронных схем.
Фактически исследователи предлагают альтернативную архитектуру вычислений, где память и логика становятся частью самого материала. Это направление особенно важно для экстремальных условий — медицинских имплантов, подводной техники, космических систем и автономных устройств, где традиционная электроника ограничена по надёжности, энергопотреблению или размерам.
Источник: https://actu.epfl.ch/news/scientists-program-materials-just-by-spinning-th-2/
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
