NCSU: искусство складывания бумаги вдохновило дизайн вычислительной машины

Группа американских инженеров из Университета штата Северная Каролина (NCSU) построили механический "компьютер", вдохновленный киригами — японским искусством складывания и вырезания фигур из бумаги. Исследование опубликовано на официальном сайте научного учреждения.

Устройство не содержит никаких электронных компонентов и состоит из 64 взаимосвязанных полимерных кубиков размером в 1 кубический сантиметр. Их можно переставлять для хранения, извлечения и стирания данных.

Подобно узорам киригами, где бумага разрезается и складывается замысловатым образом, машиной можно физически манипулировать, приводя ее в различные конфигурации.

В аналоговом компьютере каждый кубик представляет собой бит двоичных данных. Его можно сдвигать вверх или вниз, чтобы представить значение 1 или 0 соответственно. Такие перестановки дают возможность кодировать информацию в физическом формате.

В новом компьютере изменение положения одного куба меняет положение всех связанных с ним кубов, изменяя конфигурацию компьютера в соответствии с различными вычислительными состояниями.

Редактирование данных контролируется путем натягивания краев метаструктуры, которая растягивает эластичную ленту и толкает куб вверх или вниз. Когда лента отпускается, она фиксирует кубы и данные на месте. Кубы также можно толкать вверх или вниз удаленно, прикрепив магнитную пластину к компьютеру и приложив магнитное поле.

Исследователи заявили, что система может обеспечить более сложные вычисления за пределами двоичного кода, при этом кубы смогут занимать состояния не только 1 или 0, но и 2, 3 и 4.

"Используя двоичную структуру, где кубы либо направлены вверх, либо вниз, простая метаструктура из девяти функциональных единиц имеет более 362 тыс. возможных конфигураций", — отметили авторы работы.

Ученые заявили, что данная концепция может быть использована для создания физических систем криптографии или даже для разработки сенсорных систем для трехмерных сред.

Первые механические компьютеры появились во втором веке до нашей эры, задолго до изобретения алгоритмов и языков программирования. Однако те устройства управлялись с помощью рычагов и шестеренок, что делало их очень громоздкими.