奈米機械計算機 防電磁脈衝破壞

奈米機械計算機 防電磁脈衝破壞

楊明暐/綜合報導 2007.07.26　

美國科學家準備研發一種奈米級機械式計算機，這種計算機不僅運算功能強大，且毋需擔心一般電腦晶片的「過熱」問題。其設計靈感則來自二百年前英國數學家貝培基設計的蒸氣動力機械式計算機。

威斯康辛大學麥迪遜校區電機資訊工程系的羅伯．布里克教授和同僚在最新一期《新物理學報》發表研究報告，題為「奈米機械式計算機─探索運算新途徑」。

布里克表示，這種超小型計算機的結構完全靠奈米級機械元件建立起來。他說，他們不打算與高速矽晶片競爭，但在不需用到高速昂貴電腦晶片的普通工作上，奈米機械計算機將很有競爭力。

一奈米等於十億分之一米。以奈米為單位的超小機械計算機，可在汽車引擎內的高熱環境下運作，而矽晶片在此環境下會變得太脆弱。此外，玩具，家電等許多產品也都可以使用奈米機械計算機。

機械式計算機並不是什麼新發明，一九○二年考古學家在希臘挖掘到一台兩千年前的「類比計算機」，稱之為「安提基瑟拉機械裝置」（Antikythera mechanism）。

十九世紀，英國數學家兼工程師查爾斯．貝培基（Charles Babbage）曾設計出不同款式的蒸氣動力機械式計算機。例如他設計的「差分機」（difference engine），內有超過二萬五千個槓桿、棘齒輪和鈍齒輪，總重量逾十三噸。

貝培基當年設計的計算機沒有一件完成，但倫敦科學博物館近年來重建其設計，發現這些機器確能執行複雜的運算。

布里克教授表示，他們設計的靈感是來自貝培基的構想，但現今的科技可將機械式計算機的規模縮小至奈米級。他們考慮採用硬度極高的材料，如鑽石或通電後會變形的壓電材料（piezoelectric materials），來製造這種超小計算機。

現今的計算機是利用電子在電路中移動來進行運算，奈米機械式計算機則靠其微小組件的推、拉動作來執行計算。

布里克及其同僚正在研製這種計算機需要的元件，焦點集中在電腦基本的電閘開關，即電晶體上。他們深信幾年內，他們的研究成果將可供商業應用。

美國軍方對這項研發很感興趣，因為傳統晶片會受敵人發出的電磁脈衝波破壞，但機械式計算機卻不會受到干擾。

還有，機械式計算機也可使「摩爾定律」得以延續。由英特爾公司創辦人之一葛登．摩爾提出的「摩爾定律」宣稱，一顆晶片所能容納的電晶體數量每廿四個月便可增加一倍。

布里克指出，晶片越做越小，電子流量越來越大，晶片將變得更熱，遲早會達到過熱的極限。機械式計算機卻沒有這種過熱的問題。

資料來源 : 中國時報