Логика на микропузырьках

Профессор Нейл Гершенфельд (Neil Gershenfeld) и аспирант Ману Пракаш (Manu Prakash) из Массачусетского технологического института (MIT) построили жидкостный микрочип, обладающий способностями компьютера, но использующий для выполнения логических операций потоки микроскопических пузырьков, вместо импульсов тока.

Сложная сеть пересекающихся трубочек, тонких как волосы, образовала чип, в котором пузыри могут нести информацию об управлении неким процессом точно так же, как это делают электроны в микросхемах, да ещ»и выполнять при этом химические реакции. Перемещаясь по трубкам, поворачивая на перекрестках, пузыри и порции жидкости в новой схеме фактически заменяют нули и единицы в традиционных чипах.

В пресс-релизе приводится описание новинки от Нейла Гершенфельда: «Логика на пузырях смешивает химию с вычислением, позволяя цифровому биту нести еще и химический полезный груз. До сих пор существовало явное различие между материалами, участвующими в реакции, и механизмами, управляющими ими». В том же пресс-релизе, кстати, можно скачать видеоролики, показывающие работу устройства.

Пузыри разделяют между собой нанолитровые отрезки жидкости, которые перемещаются и соединяются, подчиняясь логике жидкостного чипа. Здесь есть свои логические элементы типа «и/или» и другие узлы, традиционно присущие обычной кремниевой электронике.

Данная технология может реконструировать химический анализ и синтез, экологические и медицинские тесты, процессы производства, но ранее в подобных системах применение было ограничено внешними системами управления — клапанами, например. Теперь же исследователи MIT научились направлять процессы на жидкостном чипе посредством взаимодействия пузырей, что устранило потребность во внешнем управлении.

По новой технологии можно будет создавать химические чипы памяти, хранящие внутри тысячи реактивов и смешивающие их в нужных последовательностях. Или схемы для сортировки биологических клеток.

В текущей версии чип работает на пузырьках азота в воде, но теоретически это могут быть другие газы и даже — несмешивающиеся жидкости.

Авторы работы встроили в свой чип массу элементов — от логических схем до генераторов сигналов и усилителей. И хотя скорость вычислений в новом чипе в тысячу раз меньше, чем в типичном процессоре, она в 100 раз выше, чем в близких по назначению жидкостных схемах, применяющих для распределения потоков клапаны, управляемые извне.

Membrana