الذكاء الاصطناعي
يكتشف الباحثون طريقة جديدة للحساب باستخدام الكريستال السائل
أظهر باحثون في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو كيفية تصميم العناصر الأساسية اللازمة للعمليات المنطقية باستخدام مادة تسمى البلور السائل. التطوير الجديد هو الأول من نوعه ، ويمكن أن يؤدي إلى طريقة جديدة تمامًا لإجراء العمليات الحسابية.
نشر البحث في علم السلف.
في حين أن التقنية الجديدة لن ينتج عنها ترانزستورات أو أجهزة كمبيوتر على الفور ، إلا أنها قد تقطع شوطًا طويلاً في إنشاء أجهزة ذات وظائف جديدة في الحوسبة والاستشعار والروبوتات.
خوان دي بابلو هو أستاذ عائلة ليو في الهندسة الجزيئية وعالم أول في مختبر أرجون الوطني. وهو أيضًا مؤلف رئيسي للبحث.
قال خوان دي بابلو: "أظهرنا إمكانية بناء المكونات الأساسية للدائرة الكهربائية - البوابات والمضخمات والموصلات - مما يعني إمكانية تجميعها في ترتيبات قادرة على إجراء عمليات أكثر تعقيدًا". وأضاف: "إنها خطوة مثيرة للاهتمام حقًا في مجال المواد الفعالة".
بلورات سائلة
ركز البحث بشكل كبير على نوع من المواد يسمى البلور السائل. إحدى الخصائص الفريدة للبلورة السائلة هي أن جزيئاتها عادة ما تكون مستطيلة ، وتتخذ بنية منظمة إلى حد ما عندما يتم تجميعها معًا. ومع ذلك ، يمكن أن يتغير هذا الهيكل بشكل مشابه للسائل ، ويمكن للعلماء استخدام خصائص فريدة مثل هذه لبناء تقنيات جديدة.
يعني الترتيب الجزيئي المختلف وجود بقع في جميع البلورات السائلة حيث يمكن أن تتلامس المناطق المرتبة مع بعضها البعض. نظرًا لأن توجهاتها لا تتطابق تمامًا ، يسميها العلماء "عيوبًا طوبولوجية" ، وتتحرك البقع بينما تتحرك البلورات السائلة أيضًا.
يستكشف فريق العلماء ما إذا كان يمكن استخدام هذه العيوب لنقل المعلومات. مع ذلك ، فإن إنشاء التكنولوجيا منها يتطلب القدرة على تحريكها حيث تريد ، وكان من الصعب للغاية التحكم في سلوكهم حتى هذه النقطة.
قال جوان: "في العادة ، إذا نظرت من خلال مجهر إلى تجربة باستخدام بلور سائل نشط ، فسترى فوضى كاملة - عيوب تنتقل في كل مكان".
اختراق
وجاء هذا الاختراق العام الماضي بمشروع في مختبر بابلو برئاسة روي زانغ ، الذي كان باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية. كان يعمل جنبًا إلى جنب مع معمل الأستاذة مارغريت غارديل من جامعة شيكاغو ومختبر البروفيسور زيف براينت من ستانفورد.
اكتشف الفريق مجموعة من التقنيات التي يمكن استخدامها للسيطرة على العيوب الطوبولوجية. إذا كانوا يتحكمون في المكان الذي يضعون فيه الطاقة في البلورة السائلة ، والذي تم عن طريق تسليط الضوء على مناطق محددة ، يمكن توجيه العيوب في اتجاهات محددة.
قال تشانغ: "هذه لها العديد من خصائص الإلكترونات في الدائرة - يمكننا تحريكها لمسافات طويلة ، وتضخيمها ، وإغلاق أو فتح نقلها كما هو الحال في بوابة الترانزستور ، مما يعني أنه يمكننا استخدامها لعمليات معقدة نسبيًا".
بينما تشير الحسابات إلى أنه يمكن استخدام الأنظمة للحسابات ، فمن المرجح أن تكون أكثر فائدة في مجال الروبوتات اللينة. يعتقد الفريق أنه بإمكانهم إنشاء روبوتات ناعمة تقوم ببعض "تفكيرهم" بمساعدة البلورات السائلة النشطة.
كما يأملون في إمكانية استخدام العيوب الطوبولوجية لنقل كميات صغيرة من السوائل أو المواد الأخرى داخل أجهزة صغيرة.
قال زانغ: "على سبيل المثال ، ربما يمكن للمرء أن يؤدي وظائف داخل خلية اصطناعية".
يضم فريق البحث أيضًا المؤلف المشارك وباحث ما بعد الدكتوراه في جامعة شيكاغو علي مظفري. سيعمل الفريق الآن على إجراء تجارب لتأكيد النتائج النظرية.
