ככל שהטכנולוגיה משתפרת כך גדל הכונן להפוך את המכשירים לקטנים ככל האפשר. אנו רואים זאת מסביבנו; מהאבולוציה של מחשבי העל למיקרו מחשבים, העולם דאג להקטין ככל האפשר.
מה זה Nanocomputing?
כפי שהשם מרמז, מחשוב ננו מתייחס לתהליכי מחשוב והתקנים שהם ממש קטנים. זהו מונח המשמש לתיאור מניפולציה, עיבוד וייצוג של נתונים על ידי מחשבים קטנים ממיקרומטר. מכשירי מחשוב ננו עשויים טרנזיסטורים של מוליכים למחצה באורך 100 ננומטר ופחות.
בואו נשבר את זה. ניתן לפרק מחשוב ננו לשתי מילים: "ננו" ו"מחשוב ". מחשוב הוא שימוש במחשב (חומרה או תוכנה) לעיבוד נתונים ולביצוע תהליכים אלגוריתמיים. ננו הוא מהמילה ננומטר. בדיוק כמו הסנטימטר והמטר, הננומטר הוא יחידת מדידה של אורך, והוא מיליארד מטר.
כמה קטן ננומטר?
להגיד שננומטר הוא מיליארד מטר יכול להיות מופשט מאוד מבחינתך. אז החלטנו לקשר את זה לעולם היומיומי.
- קווצת DNA של האדם היא בקוטר של 2.5 ננומטר
- עובי גיליון נייר הוא כ- 100,000 ננומטר
- ישנם 25,400,000 ננומטר באינץ 'אחד
- ננומטר אחד הוא בערך כל עוד ציפורן היד שלך צומחת בשנייה אחת
- אטום זהב יחיד הוא כשליש מקוטרו של ננומטר
- בקנה מידה השוואתי, אם קוטר השיש היה ננומטר אחד, אז קוטרו של כדור הארץ יהיה כמטר אחד
- שיער אדם הוא בקוטר של 75 מיקרון (בקיצור 75 מיקרומטר) או 75,000 ננומטר (ננומטר)
ננוטכנולוגיה וננו מחשבים
ננוטכנולוגיה היא שימוש בדברים קטנים במיוחד כמו אטומים ומולקולות לייצור מערכות, מבנים והתקנים. זה כולל לימוד (מדע והנדסה) של חומר במימדים שבין מאה לננומטר.
מחשב ננו הוא מחשב עם מעגלים זעירים באמת שניתן לראות רק בעזרת מיקרוסקופ. הגאדג'טים הנוכחיים שלנו עשויים ממוליכים למחצה באורך של פחות ממאה ננומטר. מחשבי ננו עובדים על ידי שמירת נתונים בנקודות קוונטיות או בסיבובים.
ממה עשוי מחשב ננו?
כמו רוב המחשבים, ננו-מחשבים עשויים שבבי מחשב וההבדל היחיד הוא שהם קטנים משמעותית מהשבבים המוכרים לך. שבבי מחשב מיוצרים ממוליכים למחצה הנקראים סיליקון.
ככל שהשנים מתגברות והחיפוש ליצור מכשירים קטנים עוד יותר גדל, יותר ויותר טרנזיסטורים נדחסים לסיליקון. מעבדים מודרניים מכילים מיליארדי טרנזיסטורים המחוברים ביניהם באמצעות חוטי נחושת עדינים. כל טרנזיסטור משמש כמתג הפעלה / כיבוי, שליחה, קבלה ועיבוד מידע ושליטה על הזרם דרך השבב.
קָשׁוּר: מהו מעבד ומה הוא עושה?
יתרונות הננו-מחשוב
מחשב ננו פירושו תהליכי מחשוב המבוצעים על ידי מכשירים המוקטנים בעשר או מאות יחידות עד שהם נמוכים ממאה ננומטר. צמצום זה מגדיל את פונקציונליות המעגל באופן אקספוננציאלי עד לעשרת אלפים פעמים.
המשמעות היא גם שכוח המחשוב של המכשיר גדל פי מיליון. זה מוביל לצריכת חשמל מופחתת וחיי סוללה גדולים יותר. גם הכנת קופסאות ומאווררים קטנים יותר לקירור המעגלים תהיה מיותרת.
מחשבי ננו מהירים משמעותית גם ממיקרו מחשבים אחרים ומסוגלים לבצע חישובים שמחשבים אחרים אינם מסוגלים לבצע. הגודל המופחת שלהם הוא גם יתרון נוסף שכן הם הופכים קטנים יותר, קלים יותר וניידים בקלות. הם גם חסינים מפני רעש והפרעות אחרות.
החסרונות של Nanocomputing
אף על פי שננו-מחשוב כולל יתרונות רבים, יש לו גם חסרונות. ייצור מכשירים הפועלים על בסיס ננוטכנולוגיה הוא יקר מאוד וקשה. הקטנת מכשירים לגודל מיקרוסקופי דורשת רמת טכניות ומומחיות שניתן לענות עליהם רק בכמויות גדולות של כספים.
מחשוב ננו מהווה איום גם על הכלכלה הנוכחית. הופעת הננוטכנולוגיה, בדומה לטכנולוגיות חדשות רבות אחרות, גורמת לשינוי מהותי בתחומים כלכליים רבים. בהתחלה ננו-מחשבים יהיו יוקרתיים יקרים ולא משתלמים אך עם הזמן הם יהפכו לפופולאריים ונפוצים יותר. זה ישפיע מאוד על השוק מכיוון שטכנולוגיות וחברות שאינן מסתגלות או משתפרות יצאו מכלל פעילות. וזה יכול להוביל לאובדן מקומות עבודה.
האופי המיקרוסקופי של מחשב הננו יהיה גם חסרון מכיוון שהם לא ניתנים לזיהוי. מחשבי ננו יכולים גם להפוך למכשירי הקלטה מיקרוסקופיים ולתעד ולפרות בסתר את פרטיותם של אנשים ללא גילוי כלשהו.
יישומים של Nanocomputing
היתרונות של nanocomputing הופכים את זה לשימושי בתחומים ותהליכים שונים. תהליכי מחשוב מהירים יותר מספקים רמת דיוק מוגברת בפיתוח למידת מכונה ובינה מלאכותית, חיזוי דפוסי מזג אוויר וזיהוי דמויות מורכבות בתמונות.
שני היישומים העיקריים של מחשוב ננו שיש לנו ברגע זה הם מחשוב דנ"א ומחשוב קוונטי.
מחשוב ננו DNA
מחשוב ננו כולל שימוש במבנים בקנה מידה ננו לייצור תהליכי מחשוב. מבנים ננומטריים כמו חלבון ו- DNA (חומצה דאוקסיריבונוקלאית) יכולים לשמש לייצור מחשבים ננו.
מחשוב DNA כולל שימוש ב- DNA, חומרת ביולוגיה מולקולרית וביוכימיה לביצוע תהליכי מחשוב במקום המחשוב האלקטרוני המסורתי שעושה שימוש בשבבי סיליקון. מידע ב- DNA מיוצג באמצעות אלפבית גנטי בן ארבע תווים (A [אדנין], G [גואנין], C [ציטוזין] ו- T [תימין]), במקום המספרים הבינאריים (1 ו -0) המשמשים את האלקטרוניקה המסורתית מחשבים.
כאשר הוא מוחל על משימות נפרדות ולא רציפות, מחשב ה- DNA הוא טוב יותר מהמסורתי מחשב אלקטרוני מכיוון שהוא יכול לאחסן כמות גדולה יותר של נתונים בזיכרון ולבצע פעולות מרובות ב פַּעַם. מחשבי ננו DNA מהירים במידה ניכרת לעומת מקביליהם האלקטרוניים.
מחשוב ננו DNA מיושם ברפואה לשלוט על העברת התרופות לזרם הדם ולגלות נוגדנים במערכת החיסון של האדם.
מחשוב קוונטי
כמו מחשוב ננו DNA, במקום להשתמש בשבבי סיליקון מסורתיים לביצוע תהליכי מחשוב, משתמשים בסיביות קוונטיות או בקוביות. ביט קוונטי (qubit) הוא יחידה בסיסית של מידע קוונטי. זו הגרסה הקוונטית של הסיבית הקלאסית אך היא יכולה לאחסן מידע גדול יותר מקצת.
מחשוב קוונטי הוא אחד שבו תהליכי המחשוב תלויים בעיקר בעקרונות תורת הקוונטים כלומר התנהגות האנרגיה ברמות האטומיות והתת אטומיות. בעוד שמחשבים משתמשים ב- 1 ו- 0 כדי לקודד מידע, המחשוב הקוונטי משתמש בקוביטים שיכולים להתקיים ביותר ממצב אחד (כ- 1 וכ- 0) בכל פעם.
מחשבים קוונטיים מהירים במיוחד מהמחשב המסורתי. ניתן להשתמש במחשוב קוונטי לשיפור למידת מכונה, לדמות תגובת תרופות, לשיפור לוגיסטיקה תחבורתית ומודלים פיננסיים ולעיבוד כמות גדולה של נתונים במהירות גבוהה.
מחשוב ננו והעתיד
מחשוב ננו הוא ענף של ננוטכנולוגיה שכולל צמצום מערכות ומחשבי מחשוב לכדי מעט ננומטרים. למרות שיעברו כמה עשורים לפני שטכנולוגיית הננו-מחשוב הקיצונית תושג מסחרית, הננו-מחשוב הולכת לחולל מהפכה באופן שבו מחשבים עובדים ונבנים.
אנו בוחנים מקרוב כיצד המחסור האחרון עשוי להשפיע על תעשיית הבית החכם ההולכת וגדלה.
קרא הבא
- הסבירו טכנולוגיה
- מחשוב קוונטי
צ'יומה היא סופרת טכנית שאוהבת לתקשר עם קוראיה באמצעות כתיבתה. כאשר היא לא כותבת משהו, אפשר למצוא אותה מסתובבת עם חברים, מתנדבת או מנסה מגמות טכנולוגיות חדשות.
הירשם לניוזלטר שלנו
הצטרף לניוזלטר שלנו לקבלת טיפים טכניים, ביקורות, ספרים אלקטרוניים בחינם ומבצעים בלעדיים!
צעד אחד נוסף !!!
אנא אשר את כתובת הדוא"ל שלך בדוא"ל ששלחנו לך זה עתה.
