A számítógépek működése alapvetően olyan fizikai jelenségekre épül, amelyek képesek reprezentálni az információt, ezt pedig az utóbbi évtizedekben az elektromos töltés szabályozott mozgásával valósítják meg a csipeken elhelyezett akár több milliárd tranzisztor és összekötő áramkörök segítségével. A dolognak elméletben persze nem ez az egyetlen módja, és a Georgia Institute of Technology által vezetett egyik kutatás éppen egy ilyen alternatív megközelítést vizsgál az Egyesült Államok védelmi minisztériumának kutatási ügynöksége (DARPA) 10,6 millió dolláros támogatásával.

A Georgia Tech közleménye szerint a kezdeményezés olyan logikai áramkörök fejlesztésére összpontosít, amelyek energiahatékonysága legalább százszoros javulást mutatna a mai legmodernebb technológiákhoz képest is. Ennek érdekében ahelyett, hogy kizárólag a töltésre támaszkodnának a logikai műveletek végrehajtásában, a kutatók azt vizsgálták, hogy a nanométeres mérettartományban gerjesztett mechanikai feszültség is alkalmas lehet-e az értelmezett adatok megjelenítésére és feldolgozására, ötvözve az információ hordozására szolgáló többféle módot is.

Nem elméleti megoldásra törekednek

Ahogy a program vezetője írja, a számítógépeket nem érdekli, hogy pontosan mi szállítja az információt, úgyhogy a töltés, a fény, a mágnesesség vagy a feszültség ugyanúgy megfelel, amíg megbízhatóan reprezentálja az egyeseket és a nullákat. Ebben az esetben olyan ferroikus anyagok használatával próbálkoznak, amelyek feszültség hatására enyhén kitágulnak vagy összehúzódna, ezt a mozgást pedig úgy erősítik fel és irányítják egy félvezető csatornába, hogy megváltoztassa az elektromos áram folyását, és ezen keresztül lehetővé tegye a logikai állapotok közötti váltást.

Mindez az apró mechanikai erőket is munkába állítaná a számítógépek információfeldolgozásában, és ahogy a projekt az egyedi eszközöktől az egyre kifinomultabb áramkörök felé halad, egy olyan új számítási technológia megalkotását célozza, ami drámaian kevesebb energia felhasználásával ugyanolyan praktikus lehet a valós alkalmazásokban. Azt a kutatók is hangsúlyozzák, hogy az új számítástechnikai megoldás csak akkor lehet hasznos, ha beilleszthető a tágabb félvezető-ökoszisztémába, így a kezdetektől figyelembe veszik annak gyárthatóságát és az integrálhatóságát.

Ezzel a sokkal alacsonyabb fogyasztást a valós számítási rendszerekben elvárt sebességgel és funkcionalitással valósítanák meg, és a kutatók azt remélik, hogy a MEFA logika néven hivatkozott eljárás ezzel kiemelkedik majd a CMOS-on túlmutató technológiák közül. Utóbbi a komplementer fém-oxid félvezetők, vagyis az olyan digitális integrált áramköri technológiák elnevezése, amelyek a modern csipeket működtetik. A DARPA Fast and Curious programjának célja a CMOS energiahatékonyságának százszoros meghaladása a fejlett félvezetőgyártás kompatibilitásának megtartásával.