Abo
  • Services:
Anzeige
Das 2D-Labyrinth mit Wasser, Metallstäben, Glasplatten und Öl
Das 2D-Labyrinth mit Wasser, Metallstäben, Glasplatten und Öl (Bild: Standford University)

Pac-Man-Labyrinth als Steuerhilfe

Die Realisierung einer magnetischen Uhr erforderte viel Kreativität. Die Anforderung war, ein System zu schaffen, das beliebig skalierbar und einfach zu handhaben ist. Schlussendlich entschieden sich die Forscher für eine Anordnung aus kleinen Metallstäben in einer Schicht aus Glasplatten, in der ein Film aus Öl eingelassen wird. Das 2D-Labyrinth erinnert optisch an das Level-Design von Pac Man. Sobald das Drehfeld aktiv ist, wird mit jedem Frequenzwechsel die magnetische Polarität der Metallstäbchen umgekehrt, und die Tropfen bewegen sich in einem vorgegebenen Pfad. Jeder Wechsel des Magnetfelds zählt als eine Taktperiode und bewegt gleichsam jeden Tropfen immer einen Schritt weiter. Eine Kamera dient als Detektor und wertet die Präsenz oder Abwesenheit jedes Tropfens als logische 0 oder 1.

Anzeige

Die Synchronisierung der Uhr ermöglicht eine perfekte Synchronizität der Informationsteilchen und eine unendlich lange Laufzeit, ohne dass ein einziger Fehler passiert. Durch die beliebige Anordnung der Metallstäbchen lässt sich jedes erdenkliche Logik-Gatter auf Basis der booleschen Algebra realisieren. Prakash und sein Team beschreiben in einem Arbeitspapier alle möglichen Varianten: AND, OR, XOR, NOT und NAND. Somit lassen sich auch Bit-stabile Kippstufen (Flipflop) realisieren, um einfache Speicherzustände zu halten.

Ein neuer Ansatz, Materie zu beeinflussen

Derzeitige Chips sind etwa halb so groß wie eine Briefmarke und die Tropfen kleiner als ein Mohnkorn. Zukünftig soll das System weiter miniaturisiert werden, um die Rechenleistung weiter zu erhöhen. Außer durch Robustheit gefällt es durch die außergewöhnlich hohe Skalierbarkeit, da man Millionen von Tropfen gleichzeitig magnetisieren kann. Viel Potential versprechen sich die Forscher für die Verwendung in einem chemischen Labor, wo bestimmte Anwendungen eine hohe Durchsatzleistung verlangen. Anstatt chemische Reaktionen akribisch in einzelnen Reagenzgläsern zu erzwingen, sollen die magnetisierbaren Tropfen als Träger eingesetzt werden.

  • Das aktuelle System ist sehr klein. (Bild: Stanford University)
Das aktuelle System ist sehr klein. (Bild: Stanford University)

Schlussendlich wird jeder Tropfen zum eigenen Reagenzglas. Durch die tropfengenaue Ansteuerung erreicht man eine hohe Genauigkeit in der chemischen Synthese. Sollte nur das Tempo in der medizinischen Forschung damit beschleunigt werden, wäre dies bereits ein Meilenstein. Der von vielen erhofften Revolution in der personalisierten Medizin könnte man damit einen großen Schritt näher kommen.

Zum Beispiel ließe sich eine tropfengenaue Dosierung und Abmischung einer Medizin erstellen, die exakt auf den jeweiligen Organismus abgestimmt ist. Auch in der mobilen Analyse gibt es viel Bedarf. Aktuelle Lab-on-a-Chip-Lösungen ermöglichen bereits einfache und laborunabhängige Tests mit Blutproben. Für komplexere Aufgaben wie die Mischung von Chemikalien in bestimmten Reihenfolgen sind diese jedoch nicht geeignet.

Tropfen-Schaltkreise für alle

Für die Zukunft plant Prakash, ein Design-Tool zu veröffentlichen, um die Tropfen-Schaltkreise der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Theoretisch kann dann jeder seine Wunschschaltung aus Magnettropfen aufbauen. Der Stanford-Dozent möchte alle ermutigen, über dieses System neue Ansätze in der Informationsverarbeitung zu erproben: "Wir sind sehr daran interessiert, jedem die Möglichkeit zu geben, sich mit Hilfe unserer Arbeit einzubringen und neue Schaltkreise zu bauen. Ein komplexer Prozessor, der mit Materie arbeitet und ohne externe Ansteuerung auskommt, war bisher nur sehr schwer zu verwirklichen. Nun kann jeder solche Schaltkreise realisieren."

Prakash sieht viel Potenzial: "Computer haben einen besonderen Stellenwert, wenn man auf große Fortschritte in unserer Gesellschaft zurückblickt. Wir versuchen nun, diese exponentielle Entwicklung aus der digitalen Welt in die physikalische Welt zu übertragen."

 Wassertropfen statt Elektronen: Neuartiger Computer manipuliert Materie

eye home zur Startseite
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...



Anzeige

Stellenmarkt
  1. HALLHUBER GmbH, München
  2. dSPACE GmbH, Paderborn, Wolfsburg, Böblingen, Pfaffenhofen
  3. ENERCON GmbH, Aurich
  4. über JobLeads GmbH, Hamburg


Anzeige
Top-Angebote
  1. (Kaufen und Leihen)
  2. (u. a. LG 24UD58-B 24"-UHD-Monitor mit FreeSync für 279,00€)
  3. 279,00€ (Vergleichspreis 319€)

Folgen Sie uns
       


  1. Große Pläne

    SpaceX soll 2018 zwei Weltraumtouristen um den Mond fliegen

  2. Festnetz

    O2 will in Deutschland letzte Meile per Funk überwinden

  3. Robocar

    Roborace präsentiert Roboterboliden

  4. Code.mil

    US-Militär sucht nach Lizenz für externe Code-Beiträge

  5. Project Zero

    Erneut ungepatchter Microsoft-Bug veröffentlicht

  6. Twitch

    Videostreamer verdienen am Spieleverkauf

  7. Neuer Mobilfunk

    Telekom-Chef nennt 5G-Ausbau "sehr teuer"

  8. Luftfahrt

    Nasa testet Überschallpassagierflugzeug im Windkanal

  9. Lenovo

    Moto Mod macht Moto Z zum Spiele-Handheld

  10. Alternatives Betriebssystem

    Jolla will Sailfish OS auf Sony-Smartphones bringen



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Bundesnetzagentur: Puppenverbot gefährdet das Smart Home und Bastler
Bundesnetzagentur
Puppenverbot gefährdet das Smart Home und Bastler
  1. My Friend Cayla Eltern müssen Puppen ihrer Kinder zerstören
  2. Matoi Imagno Wenn die Holzklötzchen zu dir sprechen
  3. Smart Gurlz Programmieren lernen mit Puppen

Galaxy-A-Serie vs. P8 Lite (2017): Samsungs und Huaweis Kampf um die Mittelklasse
Galaxy-A-Serie vs. P8 Lite (2017)
Samsungs und Huaweis Kampf um die Mittelklasse
  1. Wettbewerbsverstoß Google soll Tizen behindert haben
  2. Strafverfahren De-facto-Chef von Samsung wegen Korruption verhaftet
  3. Samsung Preisliches Niveau der QLED-Fernseher in der Nähe der OLEDs

Fire TV Stick 2 mit Alexa im Hands on: Amazons attraktiver Einstieg in die Streaming-Welt
Fire TV Stick 2 mit Alexa im Hands on
Amazons attraktiver Einstieg in die Streaming-Welt
  1. Fernsehstreaming Fire-TV-App von Waipu TV bietet alle Kanäle kostenlos
  2. Fire TV Amazon bringt Downloader-App wieder zurück
  3. Amazon Downloader-App aus dem Fire-TV-Store entfernt

  1. Re: Warum nicht extra Frequenzen zur Überbrückung?

    bombinho | 01:48

  2. Re: Supercruise?

    User_x | 01:43

  3. Re: Ich tippe auf...

    HeroFeat | 01:29

  4. Re: Warum nicht in einer VM?

    User_x | 01:29

  5. Re: Bargeld lacht

    1ras | 01:28


  1. 00:29

  2. 18:18

  3. 17:56

  4. 17:38

  5. 17:21

  6. 17:06

  7. 16:32

  8. 16:12


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel