Nanocomputing: Kan computere virkelig være mikroskopiske?

Efterhånden som teknologien forbedres, øges drevet til at gøre enheder så små som muligt. Vi ser dette rundt omkring os; fra udviklingen af ​​supercomputere til mikrocomputere har verden handlet om at nedskalere så meget som muligt.

Hvad er nanocomputing?

Som navnet antyder, henviser nanocomputing til databehandlingsprocesser og enheder, der er virkelig små. Det er et udtryk, der bruges til at beskrive manipulation, behandling og repræsentation af data fra computere, der er mindre end et mikrometer. Nanocomputerenheder er lavet af halvledertransistorer med 100 nanometer og mindre længde.

Lad os nedbryde det. Nanocomputing kan opdeles i to ord: "nano" og "computing." Computing er brugen af ​​en computer (hardware eller software) til at behandle data og udføre algoritmiske processer. Nano er fra ordet nanometer. Ligesom centimeter og meter er nanometeret en måleenhed for længde og er en milliarddel meter.

Hvor lille er et nanometer?

At sige, at et nanometer er en milliarddel meter, kan være meget abstrakt for dig at forstå. Så vi besluttede at relatere det til hverdagen.

• En streng af humant DNA er 2,5 nanometer i diameter
• Et ark papir er ca. 100.000 nanometer tykt
• Der er 25.400.000 nanometer i en tomme
• Et nanometer er omtrent lige så længe din negle vokser på et sekund
• Et enkelt guldatom er omkring en tredjedel af et nanometer i diameter
• På en komparativ skala, hvis diameteren på en marmor var et nanometer, ville Jordens diameter være omkring en meter
• Et menneskehår er omkring 75 mikron (forkortet 75 μm) eller 75.000 nm (nanometer) i diameter

Nanoteknologi og nanocomputere

Nanoteknologi er brugen af ​​ekstremt små ting som atomer og molekyler til at producere systemer, strukturer og enheder. Det involverer undersøgelse (videnskab og teknik) af stof med dimensioner mellem et og hundrede nanometer.

En nanocomputer er en computer med virkelig små kredsløb, der kun kan ses ved hjælp af et mikroskop. Vores nuværende gadgets er lavet af halvledere under hundrede nanometer lange. Nanocomputere fungerer ved at gemme data i kvante prikker eller spins.

Hvad er en nanocomputer lavet af?

Som de fleste computere er nanocomputere lavet af computerchips, og den eneste forskel er, at de er betydeligt mindre end de mikrochips, du kender. Computerchips er lavet af en halvleder kaldet silicium.

Efterhånden som årene øges, og søgen efter at skabe endnu mindre enheder vokser, bliver flere og flere transistorer proppet ind i silicium. Moderne processorer indeholder milliarder af transistorer, der er forbundet med fine kobbertråde. Hver transistor fungerer som en tænd / sluk-kontakt, der sender, modtager og behandler information og styrer strømmen gennem chippen.

Relaterede: Hvad er en CPU, og hvad gør den?

Fordele ved nanocomputing

Nanocomputing betyder databehandlingsprocesser udført af enheder nedskaleret med ti eller hundrede enheder, indtil de er mindre end hundrede nanometer. Denne nedskalering øger kredsløbsfunktionaliteten eksponentielt op til ti tusind gange.

Det betyder også, at enhedens computerkraft øges en million gange. Dette fører til reduceret strømforbrug og længere batterilevetid. At lave mindre kasser og ventilatorer til at afkøle kredsløbene ville også være unødvendigt.

Nanocomputere er også betydeligt hurtigere end andre mikrocomputere og er i stand til at udføre beregninger, som andre computere ikke er i stand til at udføre. Deres reducerede størrelse er også en ekstra fordel, da de bliver mindre, lettere og let bærbare. De er også immune over for støj og andre forstyrrelser.

Ulemper ved nanocomputing

Selvom nanocomputing har mange fordele, har det også sine ulemper. Det er meget dyrt og vanskeligt at fremstille enheder, der fungerer på basis af nanoteknologi. Nedskalering af enheder til mikroskopisk størrelse kræver et niveau af tekniskitet og ekspertise, der kun kan imødekommes med store beløb.

Nanocomputing udgør også en trussel mod den nuværende økonomi. Fremkomsten af ​​nanoteknologi, som mange andre nye teknologier, forårsager en væsentlig ændring i mange økonomiske områder. I første omgang ville nanocomputere være dyre luksus og overkommelige, men med tiden ville de blive mere populære og almindelige. Dette ville i høj grad påvirke markedet, fordi teknologier og virksomheder, der ikke tilpasser sig eller forbedrer, ville gå ud af drift. Og dette kan føre til tab af arbejdspladser.

Den mikroskopiske natur af nanocomputer ville også være en ulempe, da de næsten ikke kan detekteres. Nanocomputere kan også laves til mikroskopiske optageenheder og hemmeligt registrere og krænke folks privatliv uden nogen detektion.

Anvendelser af nanocomputing

Fordelene ved nanocomputing gør det nyttigt inden for forskellige områder og processer. Hurtigere computerprocesser giver et øget niveau af nøjagtighed til udvikling af maskinlæring og kunstig intelligens, forudsigelse af vejrmønstre og genkendelse af komplekse figurer i billeder.

De to vigtigste anvendelser af nanocomputing, vi har i øjeblikket, er DNA nanocomputing og quantum computing.

DNA nanocomputing

Nanocomputing involverer brug af nanoskala strukturer til at lave databehandlingsprocesser. Nanoskala strukturer som protein og DNA (deoxyribonukleinsyre) kan bruges til at producere nanocomputere.

DNA-computing involverer brug af DNA, molekylærbiologisk hardware og biokemi til at udføre databehandlingsprocesser i stedet for den traditionelle elektroniske databehandling, der gør brug af siliciumchips. Information i DNA er repræsenteret ved hjælp af et genetisk alfabet med fire tegn (A [adenin], G [guanin], C [cytosin] og T [thymin]) i stedet for de binære tal (1 og 0), der anvendes af traditionel elektronisk computere.

Når den anvendes til separate og ikke-sekventielle opgaver, er DNA-nanocomputeren bedre end den traditionelle elektronisk computer, da den kan gemme en større mængde data i hukommelsen og udføre flere operationer ved enkelt gang. DNA-nanocomputere er betydeligt hurtigere end deres elektroniske kolleger.

DNA nanocomputing anvendes i medicin til at kontrollere medikamentafgivelse i blodbanen og detektere antistoffer i en persons immunsystem.

Quantum Computing

Ligesom DNA-nanocomputing, i stedet for at bruge traditionelle siliciumchips til at udføre databehandlingsprocesser, anvendes kvantebits eller qubits. En kvantebit (qubit) er en grundlæggende enhed for kvanteinformation. Det er kvanteversionen af ​​den klassiske bit, men den kan gemme større information end lidt.

Kvanteberegning er en, hvor databehandlingsprocesserne i vid udstrækning afhænger af kvanteteoriens principper, dvs. opførsel af energi på atom- og subatomært niveau. Mens computere bruger 1'er og 0'er til at kode information, bruger kvanteberegning qubits, der kan eksistere i mere end en tilstand (som 1 og som 0) ad gangen.

Kvantecomputere er usædvanligt hurtigere end den traditionelle computer. Kvantecomputering kan bruges til at forbedre maskinindlæring, simulere lægemiddelrespons, forbedre transportlogistik og økonomiske modeller og behandle store mængder data ved høje hastigheder.

Nanocomputing og fremtiden

Nanocomputing er en gren af ​​nanoteknologi, der involverer nedskalering af computersystemer og strukturer til få nanometer. Selvom det kan tage et par årtier, før radikal nanocomputeringsteknologi bliver kommercielt opnåelig, vil nanocomputing revolutionere den måde, computere fungerer og er bygget på.

Hvad betyder den seneste mangel på chip for smart home-industrien?

Vi ser nærmere på, hvordan den nylige mangel kan påvirke den voksende intelligente hjemmebranche.

Læs Næste

Om forfatteren