Nanodarbība: vai datori patiešām var būt mikroskopiski?

Uzlabojoties tehnoloģijai, palielinās vēlme padarīt ierīces pēc iespējas mazākas. Mēs to redzam visapkārt; sākot no superdatoru evolūcijas līdz mikrodatoriem, pasaule ir centusies samazināt pēc iespējas vairāk.

Kas ir nanodatori?

Kā norāda nosaukums, nanoskaitļošana attiecas uz skaitļošanas procesiem un ierīcēm, kas ir patiešām mazas. Tas ir termins, ko lieto, lai aprakstītu datu apstrādi, apstrādi un attēlošanu datoros, kas ir mazāki par mikrometru. Nanodatoriskās ierīces ir izgatavotas no pusvadītāju tranzistoriem, kuru garums ir 100 nanometri un mazāk.

Sadalīsim to. Nanodatoru var iedalīt divos vārdos: "nano" un "skaitļošana". Skaitļošana ir datora (aparatūras vai programmatūras) izmantošana datu apstrādei un algoritmisko procesu veikšanai. Nano ir no vārda nanometrs. Tāpat kā centimetrs un metrs, arī nanometrs ir garuma mērvienība un ir viena miljardā metra daļa.

Cik mazs ir nanometrs?

Sakot, ka nanometrs ir metra miljardā daļa, jums varētu būt ļoti abstrakti. Tātad, mēs nolēmām to saistīt ar ikdienas pasauli.

• Cilvēka DNS virkne ir 2,5 nanometru diametrā
• Papīra loksne ir aptuveni 100 000 nanometru bieza
• Vienā collā ir 25 400 000 nanometri
• Viens nanometrs ir apmēram tikpat ilgs, cik nags vienā sekundē aug
• Viena zelta atoma diametrs ir aptuveni trešdaļa nanometra
• Salīdzinošā mērogā, ja marmora diametrs būtu viens nanometrs, tad Zemes diametrs būtu aptuveni viens metrs
• Cilvēka matu diametrs ir aptuveni 75 mikroni (saīsināti 75 μm) vai 75 000 nm (nanometri)

Nanotehnoloģija un nanodatori

Nanotehnoloģija ir ārkārtīgi mazu lietu, piemēram, atomu un molekulu, izmantošana sistēmu, struktūru un ierīču ražošanai. Tas ietver vielas (zinātnes un inženierzinātņu) izpēti ar izmēriem no simta līdz simtam nanometru.

Nanodators ir dators ar patiešām niecīgām shēmām, ko var redzēt tikai ar mikroskopa palīdzību. Mūsu pašreizējie sīkrīki ir izgatavoti no pusvadītājiem, kuru garums nepārsniedz simtu nanometru. Nanodatori darbojas, datus uzglabājot kvantu punktos vai griezienos.

No kā izgatavots nanodators?

Tāpat kā vairums datoru, arī nanodatori ir izgatavoti no datoru mikroshēmām, un vienīgā atšķirība ir tā, ka tie ir ievērojami mazāki par jums zināmajiem mikroshēmām. Datoru mikroshēmas ir izgatavotas no pusvadītāja, ko sauc par silīciju.

Pieaugot gadiem un pieaugot vēlmēm radīt vēl mazākas ierīces, arvien vairāk tranzistoru tiek sabāzti silīcijā. Mūsdienu procesoros ir miljardi tranzistoru, kas savienoti ar smalkiem vara vadiem. Katrs tranzistors kalpo kā ieslēgšanas / izslēgšanas slēdzis, nosūta, saņem un apstrādā informāciju, kā arī kontrolē strāvu caur mikroshēmu.

Saistīts: Kas ir CPU un ko tas dara?

Nanodatoru priekšrocības

Nanozīmēšana nozīmē skaitļošanas procesus, ko veic ierīces, kas samazinātas par desmit vai simts vienībām, līdz tās ir mazākas par simts nanometriem. Šī samazināšana ķēdes funkcionalitāti palielina eksponenciāli līdz desmit tūkstošiem reižu.

Tas arī nozīmē, ka ierīces skaitļošanas jauda tiek palielināta miljonu reižu. Tas samazina enerģijas patēriņu un palielina akumulatora darbības laiku. Tāpat nevajadzētu veidot mazākas kastes un ventilatorus ķēžu atdzesēšanai.

Nanodatori ir arī ievērojami ātrāki nekā citi mikrodatori un spēj veikt aprēķinus, kurus citi datori nebūtu spējīgi izdarīt. To samazinātais izmērs ir arī papildu priekšrocība, jo tie kļūst mazāki, vieglāki un viegli pārnēsājami. Viņi ir arī imūni pret troksni un citiem traucējumiem.

Nanodatoru trūkumi

Lai arī nanodatoram ir daudz priekšrocību, tam ir arī savi trūkumi. Izgatavot ierīces, kas darbojas, pamatojoties uz nanotehnoloģiju, ir ļoti dārgi un grūti. Ierīču samazināšana mikroskopiskos izmēros prasa tādu tehnisko līmeni un kompetenci, kuru var sasniegt tikai ar lielu līdzekļu daudzumu.

Nanodarbināšana rada draudus arī pašreizējai ekonomikai. Nanotehnoloģiju, tāpat kā daudzu citu jauno tehnoloģiju, parādīšanās rada būtiskas izmaiņas daudzās ekonomikas jomās. Sākumā nanodatori būtu dārga greznība un to nevarētu atļauties, taču laika gaitā tie kļūtu arvien populārāki un izplatītāki. Tas ļoti ietekmētu tirgu, jo tehnoloģijas un uzņēmumi, kas nepielāgojas vai neuzlabojas, izbeigtu uzņēmējdarbību. Un tas var izraisīt darba zaudēšanu.

Arī nanodatoru mikroskopiskais raksturs būtu trūkums, jo tos praktiski nevar noteikt. Nanodatorus var izgatavot arī par mikroskopiskām ierakstīšanas ierīcēm un slepeni ierakstīt un pārkāpt cilvēku privātumu bez jebkādas atklāšanas.

Nanodatoru lietojumi

Nanozīmju priekšrocības padara to noderīgu dažādās jomās un procesos. Ātrāki skaitļošanas procesi nodrošina paaugstinātu precizitāti mašīnmācīšanās un mākslīgā intelekta attīstībā, laika apstākļu prognozēšanā un sarežģītu figūru atpazīšanā attēlos.

Divi galvenie nanoskaitļošanas pielietojumi, kas mums šobrīd ir, ir DNS nanodatora un kvantu skaitļošana.

DNS nanodatoru

Nanodarbināšana ietver nanoskaļru struktūru izmantošanu skaitļošanas procesu veidošanai. Nanodatoru ražošanai var izmantot tādas nanoskauda struktūras kā olbaltumvielas un DNS (dezoksiribonukleīnskābe).

DNS skaitļošana ietver DNS, molekulārās bioloģijas aparatūras un bioķīmijas izmantošanu skaitļošanas procesu veikšanai tradicionālās elektroniskās skaitļošanas vietā, kurā tiek izmantotas silīcija mikroshēmas. Informācija DNS tiek attēlota, izmantojot četrzīmju ģenētisko alfabētu (A [adenīns], G [guanīns], C [citozīns] un T [timīns]), nevis bināro skaitļu (1 un 0) vietā, ko izmanto tradicionālā elektroniskā datori.

Lietojot atsevišķiem un secīgiem uzdevumiem, DNS nanodators ir labāks par tradicionālo elektroniskais dators, jo tas var uzglabāt lielāku datu apjomu atmiņā un veikt vairākas darbības vietnē vienreiz. DNS nanodatori ir ievērojami ātrāki nekā to elektroniskie kolēģi.

DNS nanodatoru izmanto medicīnā kontrolēt zāļu piegādi asinīs un noteikt antivielas cilvēka imūnsistēmā.

Kvantu skaitļošana

Tāpat kā DNS nanoskaitļošana, tā vietā, lai skaitļošanas procesu veikšanai izmantotu tradicionālās silīcija mikroshēmas, tiek izmantoti kvantu biti vai kvīti. Kvantu bits (kvīts) ir kvantu informācijas pamatvienība. Tā ir klasiskā bita kvantu versija, taču tā var uzglabāt lielāku informāciju nekā bits.

Kvantu skaitļošana ir tāda, kur skaitļošanas procesi lielā mērā ir atkarīgi no kvantu teorijas principiem, t.i., enerģijas uzvedības atomu un subatomu līmenī. Kamēr datori informācijas kodēšanai izmanto 1 un 0, kvantu skaitļošana izmanto kvitus, kas vienlaikus var pastāvēt vairāk nekā vienā stāvoklī (kā 1 un kā 0).

Kvantu datori ir ārkārtīgi ātrāki nekā tradicionālais dators. Kvantu skaitļošanu var izmantot, lai uzlabotu mašīnmācīšanos, simulētu reakciju uz narkotikām, uzlabotu transporta loģistiku un finanšu modeļus un apstrādātu lielu datu apjomu lielā ātrumā.

Nanodatoru un nākotne

Nanozīme ir nanotehnoloģijas nozare, kas ietver skaitļošanas sistēmu un struktūru samazināšanu līdz dažiem nanometriem. Lai gan var paiet dažas desmitgades, pirms radikālā nanodatoru tehnoloģija kļūst komerciāli sasniedzama, nanodatorija radīs revolūciju datoru darbībā un uzbūvē.

Ko nesenais čipu trūkums nozīmē viedo māju industrijai?

Mēs rūpīgāk aplūkojam, kā nesenais trūkums varētu ietekmēt augošo viedo māju nozari.

Lasiet Tālāk

Par autoru