Наноцомпутинг: Могу ли рачунари заиста бити микроскопски?

Како се технологија побољшава, тако се повећава и погон за смањивање уређаја. Ово видимо свуда око себе; од еволуције суперрачунара до микрорачунара, свет се трудио да смањи што је више могуће.

Шта је Наноцомпутинг?

Као што и само име говори, нанорачунање се односи на рачунске процесе и уређаје који су заиста мали. То је термин који се користи за описивање манипулације, обраде и представљања података рачунарима мањим од микрометра. Нанорачунски уређаји израђени су од полупроводничких транзистора дужине 100 нанометара и мање.

Раздвојимо то. Нанорачунање се може поделити на две речи: „нано“ и „рачунарство“. Рачунарство је употреба рачунара (хардвера или софтвера) за обраду података и извођење алгоритамских процеса. Нано је од речи нанометар. Баш као центиметар и метар, нанометар је јединица мере дужине и износи милијарду метара.

Колико је мали нанометар?

Рећи да је нанометар милијардити део метра могло би да буде врло апстрактно за вас. Тако смо одлучили да то повежемо са свакодневним светом.

• Прамен људске ДНК је пречника 2,5 нанометра
• Лист папира је дебео око 100.000 нанометара
• У једном инчу има 25.400.000 нанометара
• Један нанометар је отприлике толико дуго колико нокат расте у једној секунди
• Један атом злата има пречник око трећине нанометра
• На упоредној скали, ако би пречник мермера био један нанометар, тада би пречник Земље био око један метар
• Људска коса је пречника око 75 микрона (скраћено 75μм) или 75,000нм (нанометара)

Нанотехнологија и нанокомпјутери

Нанотехнологија је употреба изузетно малих ствари попут атома и молекула за производњу система, структура и уређаја. Укључује проучавање (науке и инжењерства) материје димензија између једног и стотину нанометара.

Нанокомпјутер је рачунар са заиста сићушним струјним кругом који се може видети само уз помоћ микроскопа. Наши тренутни уређаји направљени су од полупроводника дужине испод стотину нанометара. Нанокомпјутери раде чувањем података у квантним тачкама или обртајима.

Од чега је направљен нанокомпјутер?

Као и већина рачунара, нанорачунари су направљени од рачунарских чипова и једина разлика је у томе што су знатно мањи од микрочипова које знате. Рачунарски чипови су направљени од полупроводника који се назива силицијум.

Како се године повећавају, а тежња за стварањем још мањих уређаја расте, све више транзистора се трпа у силицијум. Савремени процесори садрже милијарде транзистора међусобно повезаних финим бакарним жицама. Сваки транзистор служи као прекидач за укључивање / искључивање, слање, примање и обраду информација и управљање струјом кроз чип.

Повезан: Шта је ЦПУ и шта ради?

Предности Наноцомпутинг-а

Нанорачунање означава рачунске процесе које изводе уређаји умањени за десет или стотина јединица све док нису мањи од стотину нанометара. Ово смањивање повећава функционалност кола експоненцијално и до десет хиљада пута.

То такође значи да се рачунарска снага уређаја повећала милион пута. То доводи до смањене потрошње енергије и дужег трајања батерије. Прављење мањих кутија и вентилатора за хлађење кола такође би било непотребно.

Нанорачунари су такође знатно бржи од осталих микрорачунара и способни су да врше прорачуне за које други рачунари не би могли да раде. Њихова смањена величина такође је додатна предност јер постају све мањи, лакши и лако преносиви. Такође су имуни на буку и друге поремећаје.

Мане нанорачунара

Иако нанорачунање има пуно предности, има и својих недостатака. Израда уређаја који функционишу на основу нанотехнологије је веома скупа и тешка. Смањење уређаја у микроскопску величину захтева ниво техничкости и стручности који могу да задовоље само велике количине средстава.

Наноцомпутинг такође представља претњу за садашњу економију. Појава нанотехнологије, као и многе друге нове технологије, изазива значајне промене у многим економским областима. У почетку би нанокомпјутери били скупи луксуз и неприступачни, али временом би постали популарнији и уобичајенији. То би у великој мери утицало на тржиште, јер би технологије и компаније које се не прилагоде или побољшале престале да послују. А ово би могло довести до губитка посла.

Микроскопска природа нанокомпјутера такође би била недостатак јер их практично није могуће открити. Нанокомпјутери се такође могу претворити у микроскопске уређаје за снимање и тајно снимати и нарушавати приватност људи без икаквог откривања.

Примене нанорачунара

Предности нанорачунара чине га корисним у различитим пољима и процесима. Бржи рачунски процеси пружају повећани ниво тачности у развоју машинског учења и вештачке интелигенције, предвиђању временских образаца и препознавању сложених фигура на сликама.

Две главне примене нанорачунања које имамо у овом тренутку су ДНК нанорачунање и квантно рачунање.

ДНК нанорачунање

Нанорачунарство укључује употребу структура наноразмера за израду рачунарских процеса. Наноскалне структуре попут протеина и ДНК (деоксирибонуклеинска киселина) могу се користити за производњу нанокомпјутера.

Рачунарство ДНК укључује употребу ДНК, хардвера молекуларне биологије и биохемије за обављање рачунарских процеса уместо традиционалног електронског рачунања које користи силицијумске чипове. Информације у ДНК представљене су помоћу генетичке абецеде са четири карактера (А [аденин], Г [гванин], Ц [цитозин] и Т [тимин]), уместо бинарних бројева (1 и 0) које користе традиционални електронски рачунари.

Када се примењује на одвојене и нередовне задатке, ДНК нанокомпјутер је бољи од традиционалног електронски рачунар јер може да ускладишти већу количину података у меморији и изврши више операција на једном. ДНК нанорачунари су знатно бржи од својих електронских колега.

ДНК нанорачунање се примењује у медицини за контролу испоруке лекова у крвоток и откривање антитела у имунолошком систему особе.

Куантум Цомпутинг

Попут ДНК нанорачунара, уместо да се традиционални силицијумски чипови користе за извршавање рачунарских процеса, користе се квантни битови или кубити. Квантни бит (кубит) је основна јединица квантних информација. То је квантна верзија класичног бита, али може да ускладишти веће информације од бита.

Квантно рачунање је оно код кога рачунски процеси у великој мери зависе од принципа квантне теорије, тј. Понашања енергије на атомском и субатомском нивоу. Док рачунари користе 1 и 0 за кодирање информација, квантно рачунање користи кубите који могу истовремено постојати у више стања (као 1 и као 0).

Квантни рачунари су изузетно бржи од традиционалних рачунара. Квантно рачунање се може користити за побољшање машинског учења, симулацију реакције на лекове, побољшање транспортне логистике и финансијских модела и обраду велике количине података великом брзином.

Нанорачунарство и будућност

Нанорачунарство је грана нанотехнологије која укључује смањивање рачунарских система и структура на неколико нанометара. Иако би могло проћи неколико деценија пре него што радикална технологија нанорачунара постане комерцијално достижна, нанорачунарство ће револуционирати начин рада и израде рачунара.

Шта недавна несташица чипова значи за индустрију паметних кућа?

Поближе проучавамо како недавна несташица може утицати на растућу индустрију паметних кућа.

Прочитајте следеће

О аутору