Крихітні комп'ютери змінять наше життя. Але побудувати їх вкрай важко

Можливо, ви дивилися «Внутрішній простір», комедійний науково-фантастичний фільм 80-х про мікроскопічної пілотованої капсулі, введеної в людини? Незважаючи на те, що ми ще далекі від створення підводних човнів, плаваючих в тілі людини, технічні досягнення дозволяють нам створити комп'ютери настільки крихітні, що їх впровадження в живі тканини більше не здається плодом уяви фантастів.

справді, минуло вже 20 років відтоді, як англійський учений Кевін Уорік вперше імплантував собі кремнієвий RFID-передавач в руку, щоб віддалено керувати комп'ютерами в дверях, освітлення і інших пристроях. Потім він зробив ще один крок, зв'язавши пристрій з власної нервової системою для управління роботизованою рукою, і отримав прізвисько «Капітан Кіборг».

Хоча історії подібного роду не те щоб з'являлися щодня, темпи розвитку мікрокомп'ютерних технологій зовсім не сповільнилися. Винахідливості деяких нових розробок можна тільки дивуватися.

найменші комп'ютери

наприклад, команда Мічиганського університету на чолі з професором електротехніки та обчислювальної техніки Девідом Блаау використовувала енергозберігаючий процесор, створений компанією Arm, для створення самого маленького комп'ютера у світі.

Пристрій з гранню всього 0,3 міліметра в десять разів менше попереднього рекордсмена, комп'ютерного на сонячній енергії розміром з дрібку солі. Оскільки в новий пристрій можна вбудувати датчики температури і тиску, команда Блаау передбачає, що, крім іншого, комп'ютер можна імплантувати в пухлині, щоб визначити, скорочуються вони після хіміотерапії чи ні. (Дослідження показують, що пухлини можуть мати більш високу температуру, ніж здорові тканини).

Хоча розробка крихітних комп'ютерів вражає, існують перешкоди, що заважають їх широкому поширенню в секторах охорони здоров'я та інших. Однією з найбільших проблем є складання батарей, досить маленьких для живлення пристроїв. При зменшенні розміру батарей різко скорочується і кількість енергії, яку вони накопичують. , необхідні для крихітних комп'ютерів, значно менше звичайних маленьких батарей, які використовуються для живлення інших пристроїв, на кшталт кардіостимуляторів та кохлеарних імплантатів, і, за словами Блаау, їх ємність може бути в тисячу разів менше.

Одним з можливих рішень є пошук способів частого перезарядження пристроїв. Наприклад, промені інфрачервоного світла можуть дистанційно заряджати датчики, імплантовані лабораторним мишам. Вчені також досліджують, як створювати електрику для крихітних комп'ютерів, використовуючи техніку, відому як термоелектричний збір енергії, але поки не досягли успіху в таких малих масштабах. Щоб цей останній метод працював, повинна бути різниця температур між двома поверхнями пристрою, але нові крихітні комп'ютери настільки малі, що важко зробити якусь одну частину набагато тепліше, ніж інша. Інші методи, які все ще досліджуються, включають використання молекул глюкози як джерела енергії.

Ефективним рішенням було б просто заощадити невелику кількість енергії, яку можна зберегти в одній батарейці. Блаау і його команда з'ясували, що можуть радикально знизити споживання енергії, якщо будуть лише зрідка будити комп'ютери для виконання розрахунків, а потім знову переводити їх в сплячий режим.

На додаток до максимізації часу, протягом якого крихітні комп'ютери сплять, інженери можуть знизити енергоспоживання, скоротивши кількість електроенергії, споживаної комп'ютерами під час неспання. Блаау і його команда змогли скоротити енергоспоживання свого комп'ютера до нескінченно малих 30 пиковатт — 300 трильйонних часток вата — модифікувавши використовуються транзистори, зменшивши розмір деяких мікросхем і оптимізувавши їх частину.

Якщо інженерам вдасться подолати технологічні перешкоди, крихітні комп'ютери можуть пообіцяти нам революцію. Приміром, CubeWorks, компанія, створена за ініціативою Michigan Micro Mote (M3) розробила систему мережевих микродатчиков, які можуть вбудовуватися в об'єкти, які ми використовуємо щодня, такі як системи розумного будинку, вітряні електростанції і пристрої для контролю рівня глюкози, а потім підключатися до «інтернету речей». Працюючи від сонця, ці комп'ютери здатні збирати інформацію про температурі і тиску навколишнього середовища, а також отримувати цифрові зображення і відстежувати рух у межах певної галузі. Одного разу подібні системи можуть перетворити наші взаємодії з усім, від будівель, в яких ми живемо, до одягу, який ми носимо.

Так, ми поки не можемо запускати підводні човни в наших тілах, але міліметрові комп'ютери з'являться на ринку вже в наступному десятилітті. І вони загрожують змінити наш світ до невпізнання.

до речі, ви знайдете те, чого не знайдете на сайті. Ласкаво просимо.