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用空气进行运算的微处理器  

2009-09-08 11:43:10|  分类: 技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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图:空气的流通可以执行数据运算

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图:8位空气微处理器结构图

目前除了标准电子计算机,人类还没有其他更快捷的方法进行运算(除了一种用大肠杆菌进行运行的概念计算机之外)。不过美国科学家发明了一种新型的微处理器,该处理器仅通过空气的进出就可以实现数据的运算。

这种运算方法是由美国密歇根大学安娜堡分校的李明松(Minsoung Rhee,音译)和马克·伯恩斯(Mark Burns)发明的。整个微型处理器由很多复杂的路线和阀门组成(见图片说明)。其工作原理是通过空气流进或流出阀门来对二进制信号处理,吸入空气表示0,释放空气表示1。

在微型处理器气室的下方有一个空气管道,管道采用具有弹性的不渗透膜与线进行路隔离。科学家们通过改变流经空气管道的空气流量来带动气室气压的变化,从而最终达到控制阀门的目的。当气室气压较低时,就会有空气从管道进入,从而带动不渗透膜向上前推,关闭阀门,这样就能阻止二进制信号流过处理器的接点。相反,当空气从气室排除时,不渗透膜向下运动,阀门重新打开。这样,二进制信号就会流向处理器接点。

两位研究人员运用这种方式得到了多种的逻辑门、触发器和移位寄存器。他们将这些关联在一起,最终发明了这种由空气控制的8位微处理器。这种微机能处理的最长离散数据为8位二进制数,和上个世纪80年代使用的处理器很类似(如Nintendo娱乐系统)。

马克·伯恩斯表示,“这种空气处理器的功能远不止运算数据这么简单。它对一些尖端实验室芯片的改进也很有帮助。改进后的芯片将能够自动完成一系列复杂的化学任务,或者对疾病和DNA进行测试,以及一些其他的实验室工作”。

不过,马克·伯恩斯也指出,这种新型的微流体装置还没有应用到实际生活中,因为整个项目需要大量的资金,而且一些芯片和元件非常昂贵。虽然采用逻辑电路可以降低运行成本,但是目前大多数微流体装置时不带电子元件的,而在设备上安装标准的电子阀又需要使用全新的制造工艺。

目前已经许多微流控系统采用了气动阀来控制液流,因为使用气动控制电路要相对简单省钱。虽然该设备要求芯片外的环境必须是真空的,但该微处理器的体积非常小,所需真空环境是可通过手泵来获得。

英国伦敦帝国学院微流体专家安德鲁·德梅洛(Andrew de Mello)认为,对于发展中国家而言,简易操作法可让微流控设备更加实用。他表示:“真空可通过手泵产生,表明这些设备的功率很低,适宜偏远地区使用。”

本文译自:《新科学家》 译:金明

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