Forskere rapporterer om ny kollisionsbaseret computerteknik

Forskere har udgivet et papir, der demonstrerer det første laboratorieeksperiment til at bruge flydende kugler til at skabe kollisionsbaseret beregning i forskning.

Papiret, med titlen "Liquid Marble Interaction Gate for Collision-Based Computing" er udgivet af Elsevier i Materialer i dag . Forskningen ledes af professor Andy Adamatzky og Dr. Ben De Lacy Costello.

Flydende kugler (LM'er) er flydende dråber, der er indkapslet i en belægning af hydrofobe partikler (dvs. som ikke kan lide vand), såsom pulveriseret metal eller andre materialer. Når det er belagt, dråberne er selvlukkede og kan bruges til at flytte rundt eller manipulere meget små mængder væske (10 mikroliter), mens reaktionerne er opdelt i dråberne.

Dr Ben De Lacy Costello forklarer de flydende kugler, "Hvordan flytter vi en dråbe vand fra det ene sted til det andet? Bladlus har udviklet deres egen metode – de producerer en sukkerholdig opløsning, som de overtrækker i en klæbrig voks, hvilket gør dem i stand til at flytte væsken rundt.

"Forskere, der bruger mikrofluidik til medicinske formål, behandler normalt overfladen for at gøre den hydrofob, så vanddråberne bevæger sig frit hen over overfladen, men andre forskere, der arbejder med denne teknologi, behandler dråberne selv, ligner bladlus, ved at dække dem med hydrofobe partikler, der skaber flydende kugler."

Forskere ved University of the West of England, (UWE Bristol), der arbejder med ukonventionel databehandling, har eksperimenteret med LM'er som en beregningsmetode, som en del af deres forskning udvikle metoder til informationsbehandling og databehandling i fysisk, kemiske og biologiske systemer.

Professor Andy Adamatzky forklarer, "Vi spekulerede på, om disse kuglelignende objekter kunne bruges til fysisk beregning ved at få dem til at kollidere med hinanden, så vi kunne lave ordentlige kredsløb? Inspireret af computerkoncepter, der involverer kolliderende sfærer, vores forskning sigter mod at lave fysiske computere baseret på flydende kugler. Denne tilgang tillader kugler at blive leveret til bestemte steder ved kontrollerede kollisioner mellem kuglerne.

"Dette er vigtigt, fordi disse kugler leverer en kemisk eller endda biologisk last. Vores kollisionsbaserede computersystemer styrer, hvad der sker med lasten, f.eks. får nogle højhastighedskollisioner kugler til at smelte sammen og indholdet blandes med muligheden for at starte reaktioner og lave nye produkter, andre kollisioner fører bare de enkelte kugler til deres endelige destinationer."

Holdet brugte LM'erne til at lave et eksperiment i kollisionsbaseret databehandling, ved at bruge skæringspunktet mellem LM'erne som en logisk gate. LM'er med en elektromagnetisk belægning blev sat op til at bevæge sig i en ramme, og da de kolliderede opstod en beregning. LM'erne er givet informationsværdier, og hvor et signal interagerer, er dette en logisk gate - svarende til de logiske funktioner, der er iboende i konventionel databehandling.

Professor Adamatzky siger, "Vores eksperiment demonstrerer potentialet til at skabe alternative former for computing ved hjælp af LM'erne til at skabe logiske porte. De computerenheder, vi lavede med LM'er, er fuldstændig mekaniske, og har fordelene ved ikke at kræve nogen specialiseret viden for at fungere. Prototyperne vil være enkle, holdbar og billig at fremstille."

Mens man stadig er på et meget tidligt stadie, dette eksperiment viser kapaciteten til en helt ny form for beregning, som bruger materialers medfødte evner til at træffe beregningsmæssige beslutninger.