В биокомпьютерах будущего данные будут хранить жидкие биты
Cреди современных методов хранения информации новая концепция, предложенная учёными из университета Мичигана, наверное, самая экстравагантная. Исследователи предположили, что компьютеры будущего будут "начинены" жидкими битами: данные записываются и хранятся в микроскопических частицах, подвешенных в жидкости.
Скопления мини-сфер могут организовывать себя в структуру, окружающую центральную сферу. При этом количество конфигураций, которые частицы могут принять, ограничено. Авторы методики сравнивают это с кубиком Рубика, который может быть скручен только определённым образом вокруг центральной точки.
Шэрон Глотцер (Sharon Glotzer) и её коллеги представили, что каждая из таких конфигураций может представлять собой единицу информации. Если центральная сфера в системе меньше остальных, то окружающие её частицы будут ловить друг друга и задерживать в определённом состоянии. Так и будет храниться информация.
Если же сфера достаточно крупная, то частицы могут быть перенастроены контролируемым образом для хранения различной информации, с использованием образцов движения, аналогичных тем, что реконфигурируют кубик Рубика.
В рамках эксперимента команда Глотцер создала кластер из пяти сфер в жидкости и посмотрела, как система будет переключаться между двумя состояниями (будто нули и единицы традиционных вычислительных битов).
Кластер из четырёх частиц, соединённых с центральной сферой, может иметь два состояния, как и обычный компьютерный бит. Но кластер из 12 частиц, например, может иметь почти 8 миллионов уникальных состояний, представляющих 2,86 байта данных или 22,9 обычных битов.
"На самом деле, наша идея и эксперимент — это лишь первые шажки. В будущем мы планируем провести больше экспериментов, чтобы протестировать нашу концепцию", — говорит Глотцер.
В ближайшее время учёные хотят создать кластеры, которые могут быть заблокированы в определённом состоянии для хранения бита данных, а затем вновь разблокированы для того, чтобы в информацию можно было бы внести изменения.
Для будущих экспериментов Глотцер и её коллеги будут использовать гель, из которого создадут центральную сферу. В отличие от обычной жидкости, гель может набухать и обратно сжиматься, что сделает управление системой более простым.
В теории терабайт данных может храниться в столовой ложке жидких кластеров. Однако исследователи отмечают, что такая система может быть крайне трудно масштабируемой. Критики концепции отмечают, что в данный момент не существует очевидных способов считывания и записи данных для большого числа кластеров, плавающих в жидкости.
Команда Глотцер отвечает на это, что проблему можно решить, использовав отдельные кластеры как инструкции для сборки различных конфигураций из различных материалов в микроскопическом масштабе. Статья Глотцер и её коллег с подробным описанием идеи была опубликована в журнале Soft Matter.
Исследователи отмечают в пресс-релизе, что данная концепция не предназначена для того, чтобы заменить традиционные методы хранения данных в обычных вычислительных машинах. Вместо этого они предлагают использовать жидкие биты для проведения компьютерных операций в биологических системах — например, для мониторинга состояния пациента при помощи имплантируемых мини-устройств.
