納米技術(shù)讓機(jī)械計(jì)算機(jī)刮起復(fù)古風(fēng)潮
納米技術(shù)的出現(xiàn),正在讓機(jī)械計(jì)算機(jī)重新回到人們的視野,從而改變計(jì)算機(jī)的發(fā)展進(jìn)程。
計(jì)算機(jī)屬于機(jī)械產(chǎn)品,這是不爭(zhēng)的事實(shí)。但是如今隨著納米技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保呼聲的提高,日本科學(xué)家正在嘗試回到早期機(jī)械計(jì)算機(jī)(利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的一種自動(dòng)化儀器)的設(shè)計(jì)思路上去,從而在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域刮起一股復(fù)古風(fēng)潮。
微型機(jī)械振蕩元件(mechanical vibrator)
2008年5月初,日本NTT公司向公眾展示了一種微型機(jī)械振蕩元件(mechanical vibrator),能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子振蕩信號(hào)發(fā)生器,從而使得機(jī)械計(jì)算機(jī)再次進(jìn)入主流的視線。
回顧計(jì)算機(jī)的歷史,最早的計(jì)算機(jī)就是從機(jī)械設(shè)計(jì)開始的。法國(guó)的布萊士·帕斯卡(Blaise Pascal)在1642年設(shè)計(jì)出第一臺(tái)手搖計(jì)算機(jī),能夠進(jìn)行6位數(shù)的加減運(yùn)算。1823年,英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇(Charles Babbage)設(shè)計(jì)了第一臺(tái)可編程的機(jī)械計(jì)算機(jī),而且在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上工作的還有詩(shī)人拜倫(Lord Byron)的女兒愛(ài)達(dá)(Ada),她被稱為世界上第一個(gè)程序員。后來(lái)也有人步巴貝奇后塵,包括微軟公司的前CTO內(nèi)森·麥沃爾德(Nathan Myhrvold),同樣基于差分運(yùn)算的思想制造了大型機(jī)械計(jì)算機(jī)。
大型機(jī)械計(jì)算機(jī)
這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)可以稱為機(jī)械計(jì)算機(jī)的宏觀時(shí)代,因?yàn)樗羞@個(gè)時(shí)期制造的計(jì)算機(jī)無(wú)一例外地都有著極為龐大的體積。這是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)在這個(gè)時(shí)期還無(wú)法利用現(xiàn)代材料科學(xué)成果,只能用宏觀運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算,這樣的設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)模化存儲(chǔ),也不可能實(shí)現(xiàn)精密控制。
只有實(shí)現(xiàn)微觀尺度的機(jī)械控制,才能夠極大地減小元件體積,實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的存儲(chǔ)和控制,并有效容錯(cuò)。從電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展史可以看到類似的軌跡,晶體管的革命意義在于它將元件的狀態(tài)表示尺度從元件本身的宏觀尺度縮小到了粒子運(yùn)動(dòng)的微觀尺度。
美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的羅伯特教授設(shè)計(jì)了一種新型的納米機(jī)械計(jì)算機(jī)。相關(guān)論文已經(jīng)發(fā)表在《新物理學(xué)期刊》上。
羅伯特教授對(duì)媒體宣稱,這種納米技術(shù)的機(jī)械計(jì)算機(jī)有著廣泛的商業(yè)前景,這種納米機(jī)械計(jì)算機(jī)的原理是將古老的機(jī)械技術(shù)與新的納米技術(shù)結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造出納米機(jī)械晶體管,無(wú)論是電力消耗還是使用溫度都比傳統(tǒng)的CMOS技術(shù)降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。通常的硅基芯片越小,其中快速運(yùn)動(dòng)的電子就使芯片越熱,而機(jī)械裝置不會(huì)遭遇同樣問(wèn)題。
這種機(jī)械計(jì)算機(jī)甚至引起美國(guó)軍方的興趣,因?yàn)樗幌耠娮佑?jì)算機(jī)那樣對(duì)電磁脈沖敏感,這樣就不會(huì)害怕敵人用電磁脈沖彈來(lái)摧毀計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
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