Ткань, которая выполняет вычисления и не требует питания

Может, когда-нибудь в будущем можно будет одеть компьютер на тело, как майку или рубашку. В этом направлении ведут исследования учёные из Школы инженерии Свенсона при Питтсбургском университете. Они разработали реагирующий на воздействие гибридный материал, который получает энергию от химических реакций колебания и при этом может осуществлять арифметические вычисления, основанные на изменениях в окружающей среде или движениях субъекта, а потенциально даже может реагировать на жизненные показатели человека, на котором надета такая одежда.

Соавторы изобретения — профессор Анна Балаш (Anna C. Balazs), Сивен Левитан (Steven P. Levitan) и Джон Юренко (John A. Jurenko), профессор электротехники и вычислительной техники. Они смогли объединить модели автоколебательных систем на основе восприимчивых полимерных гелей и пьезоэлектрические микро-электрические механические системы (MEMS) для создания нового реагирующего материала, способного реально осуществлять вычисления без всякого источника питания, какого-бы то ни было усилителя или использования компьютеров.

Научная работа «Достижение синхронизации с активными гибридными материалами: соединение автоколебательных гелей и пьезоэлектрических плёнок» («Achieving synchronization with active hybrid materials: Coupling self-oscillating gels and piezoelectric (PZ) films») опубликована 24 июня 2015 года в журнале «Scientific Reports». В работе объединяется исследование Балаш гелей Белоусова-Жаботинского (BZ) — субстанции, которая колеблется в отсутствии внешней стимуляции, а также опыт Левитана в области моделирования вычислений в колебательных вычислительных системах. Благодаря сотрудничеству с доктором Виктором Яшиным (Victor V. Yashin), аспирантом в области химического и нефтяного машиностроения, который стал ведущим автором научной работы, удалось разработать правила для создания гибридного материала BZ-PZ.



«Реакция BZ вызывает периодическое окисление и сокращение металлического катализатора, который связан с гелем; в свою очередь, это заставляет гель набухать или сжиматься. Мы поместили пьезоэлектрическую консоль над гелем, так что при движении геля PZ генерирует электрическое напряжение. И, наоборот, приложение электрического напряжения к консоли PZ заставляет изгибаться гелевый материал, — говорит Балаш. — Таким образом, когда каждый модуль BZ-PZ соединён с другим таким модулем, расширение колеблющегося геля BZ в первом модуле влияет на пьезоэлектрическую консоль, которая генерирует электрическое напряжение. Это напряжение, в свою очередь, влияет на консоль PZ во втором модуле, и такое отклонение изменяет схему колебаний геля во втором модуле. В результате получается система колебаний типа качелей, что делает возможным коммуникацию и обмен информацией между юнитами».

Многочисленные модули BZ-PZ можно подключать параллельно или последовательно, что создаёт возможности для различных шаблонов коммуникации, сгенерированных и сохранённых внутри системы. Эти сохранённые шаблоны можно рассматривать как «память» компьютера. Правда, такой компьютер вряд ли можно использовать для всех задач, а только для специфических вычислений, соответствующих шаблону, и других небулевых вычислений, говорит Левитан.

Источник: geektimes.ru/post/252650/