Wassertropfen statt Elektronen: Neuartiger Computer manipuliert Materie

Forschern aus Stanford ist das erste System gelungen, dessen Schaltkreise aus magnetisierbaren Tropfen bestehen. Das Ziel ist eine Computerklasse, die durch Manipulation von Materie neue Denkweisen eröffnet. Anwendungen könnten in der Chemie liegen.

Artikel von Martin Kaiser veröffentlicht am
Das 2D-Labyrinth mit Wasser, Metallstäben, Glasplatten und Öl
Das 2D-Labyrinth mit Wasser, Metallstäben, Glasplatten und Öl (Bild: Standford University)

Computer, deren Schaltkreise mit Flüssigkeiten arbeiten, gibt es bereits seit den 1960er Jahren. Sie werden in der Fluidik (fluidische Logik) beschrieben und nutzen das Prinzip der Strömungslehre. Heute werden solche dynamischen Fluidik-Systeme, die aus Kolben, Klappen oder Membranen aufgebaut sind, nur noch für wenige Sonderaufgaben verwendet. Der Stanford-Dozent Manu Prakash beschreitet mit seinem Team jedoch neue Wege: Durch die Beigabe von magnetisierbaren Nanopartikeln in einem flüssigen Medium kann ein Taktgeber eingesetzt werden.

Inhalt:
  1. Wassertropfen statt Elektronen: Neuartiger Computer manipuliert Materie
  2. Pac-Man-Labyrinth als Steuerhilfe

Während alle früheren Systeme seriell und nicht synchron aufgebaut waren, wurde somit nun erstmals ein taktgesteuertes System entwickelt, das durch den parallelen Aufbau extrem skalierbar ist. "Unser Ziel ist es, eine komplett neue Geräteklasse zu erschaffen, die Materie gezielt und präzise manipulieren kann. Mit dieser Arbeit demonstrieren wir eine universelle und synchrone Logik aus Tropfen", sagt Prakash.

Stärken liegen nicht in der Rechenleistung

Mit elektronischen Computersystemen will die Gruppe nicht konkurrieren. Auch wenn durch den universellen Aufbau theoretisch jede Operation ausgeführt werden kann, die mit konventionellen elektrischen Schaltkreisen denkbar ist, liegen die Stärken woanders. Außer durch hohe Skalierungsfähigkeit besticht das System durch seine Präzision. Die Fähigkeit, Materie zu manipulieren, ermöglicht neue Anwendungen - absehbar sind diese allerdings noch nicht.

Denkbar ist der Einsatz in chemischen oder biologischen Test- oder Analyseverfahren, die mit Hilfe von Ferrofluiden beschleunigt werden könnten. Konkret wollen die Forscher chemische Stoffe mittels der Tropfen einschließen, um diese für weitere Verfahren schnell und effizient zu transportieren. Auch ein Chiplabor (Lab-on-a-Chip) ist möglich. Parkash ist von der Gleichzeitigkeit fasziniert: "Stellen Sie sich vor, dass neben Berechnungen nicht nur Information verarbeitet, sondern zusätzlich Materie algorithmisch manipuliert wird."

Eine Uhr als Taktgeber

Prakash beschäftigte sich bereits zu Schulzeiten mit der Idee, kleine Tropfen in Informationseinheiten zu verwandeln, mit deren Hilfe sich physikalische Eigenschaften verarbeiten und beeinflussen lassen. Während in elektrischen Schaltkreisen meist ein Schwingquarz als Taktgeber dient, hat sich Stanford für ein Drehfeld entschieden. Über den Magnetismus lassen sich die Tropfen nun wie in einem Uhrwerk synchronisieren.

"Der Grund dafür, dass Computer so präzise funktionieren, ist, dass jede Operation synchron abläuft. Deswegen ist die digitale Logik mächtig", sagt Parkash und beschreibt ein Beispiel aus der Realität: "Eine Soldatentruppe, die im Gleichschritt marschiert, wird über kurz oder lang auseinanderbrechen, wenn eine Person auffallend aus dem Takt gerät. Dasselbe gilt für simultane Computerberechnungen, wenn diese nicht über eine Uhr synchronisiert werden."

Bitte aktivieren Sie Javascript.
Oder nutzen Sie das Golem-pur-Angebot
und lesen Golem.de
  • ohne Werbung
  • mit ausgeschaltetem Javascript
  • mit RSS-Volltext-Feed
Pac-Man-Labyrinth als Steuerhilfe 
  1. 1
  2. 2
  3.  


Sarkastius 19. Jun 2015

wäre eventuell über magnetische Felder realisierbar.

Sarkastius 17. Jun 2015

der schickt deinem Arzt eine Email das dein Zuckerspiegel zu hoch ist wenn du an ihm...

Cerdo 17. Jun 2015

Wir wir alle wissen reicht auch das NAND-Gatter, um alle möglichen Schaltungen zu...

SelfEsteem 17. Jun 2015

Jaja, sehe ich schon kommen. Dann wird der T-1000, der aussieht wie du, von dem T-1000...



Aktuell auf der Startseite von Golem.de
20 Jahre Far Cry
Das deutsche Grafikwunder

Mit Far Cry feierte der deutsche Entwickler Crytek 2004 ein viel beachtetes Debüt. Kann der Südsee-Shooter auch 20 Jahre später noch beeindrucken?
Von Benedikt Plass-Fleßenkämper

20 Jahre Far Cry: Das deutsche Grafikwunder
Artikel
  1. Prost: Belgisches Bier mit künstlicher Intelligenz gebraut
    Prost
    Belgisches Bier mit künstlicher Intelligenz gebraut

    Forscher haben ein KI-Modell entwickelt, um bessere Biere zu brauen, die bei den Verbrauchern besonders gut ankommen.

  2. Softwareentwicklung: Events und APIs mit DDD entwerfen
    Softwareentwicklung
    Events und APIs mit DDD entwerfen

    Anforderungen an Software ändern sich schneller als je zuvor. Damit Entwickler da mitkommen, sollten sie Domain-driven Design nutzen. Wie das geht, zeigen wir an einem Beispiel.
    Von Annegret Junker

  3. Elektromobilität: Warum der Elektroauto-Hype erst anfängt
    Elektromobilität
    Warum der Elektroauto-Hype erst anfängt

    In den vergangenen Wochen konnte man den Eindruck gewinnen, als sei das Elektroauto schon abgeschrieben. Doch das scheint eine typisch deutsche Debatte zu sein.
    Eine Analyse von Friedhelm Greis

Du willst dich mit Golem.de beruflich verändern oder weiterbilden?
Zum Stellenmarkt
Zur Akademie
Zum Coaching
  • Schnäppchen, Rabatte und Top-Angebote
    Die besten Deals des Tages
    • Daily Deals • Prime: Filme leihen für 0,99€ • Super Sale bei Alternate • MindStar: CHERRY Xtrfy MZ1 RGB Wireless 79€ • Alternate: Corsair RM750x/RM850x 109,90€/124,90€, ADATA 64 GB DDR5-6000 206,89€, Bosch-Professional-Werkzeuge • Gratis-Zugaben PS5 Slim & Nintendo Switch OLED beim TV-Kauf [Werbung]
    •  /