Создан компьютер размером с рисовое зернышко
Первая в мире электронная вычислительная машина ЭНИАК, созданная в США в 1940-х годах, весила 27 тонн и занимала просторный зал. Со временем ЭВМ стали помещаться в шкафу, затем на столе, потом в портфеле. В 21 веке электроника стала по-настоящему портативной и сегодня в кармане у многих лежит достаточно мощный компьютер. Но и это ещё не предел.
Инженеры из Мичиганского университета представили полностью автономную компьютерную систему размером всего два миллиметра, что сопоставимо с рисовым зерном. При этом она снабжена средствами ввода, вывода и хранения данных, процессором и аккумулятором, питающимся от миниатюрного солнечного элемента. Именно источник питания и является ключевым элементом, влияющим на габариты ныне существующих портативных приборов.
"В современных устройствах большую часть места занимает батарея, — говорит один из авторов работы Дэвид Блаау (David Blaauw). — Не трудно сделать маленькие чипы, но по-настоящему сложно добиться от них низкого энергопотребления. Поэтому электронная начинка может быть миниатюрной, а вот от большого аккумулятора мы пока не ушли".
В своём крошечном компьютере исследователи использовали фотоэлемент площадью один квадратный миллиметр, который непрерывно производит 20 нановатт электричества даже в помещении без прямого солнечного света. При этом в режиме ожидания энергопотребление прибора составляет всего 2 наноампера, что в миллион раз меньше обычного мобильного телефона.
Представленная модель может выполнять функцию миниатюрного сенсорного датчика, который, в зависимости от исполнения, способен реагировать на движение, изменение температуры или давления. Он имеет многослойную структуру, в которой слои обмениваются информацией через универсальный протокол под названием mBus. Входящий сигнал, полученный датчиком, обрабатывается процессором и с помощью радиоволн передаётся другим сенсорам или головному устройству.
Средства беспроводной связи и их энергопотребление является главным камнем преткновения для развития данной системы. Существующие прототипы могут обмениваться данными на расстоянии до двух метров. Чтобы передавать сигнал дальше, понадобится более мощный и большой фотоэлемент. Но зону покрытия можно существенно расширить, если объединить близкорасположенные датчики в единую сеть.
Такие приборы уже сегодня могут стать основой новых систем безопасности. Кроме того автономные микродатчики, наверняка, заинтересуют специалистов в области экологического мониторинга, медицины и систем автоматизации производства.
"Мы обнаружили, что многие люди заинтересовались этими устройствами, и именно поэтому мы сделали их модульными с возможностью замены отдельных компонентов, — объясняет Блаау. — Это ключевой аспект нашего дизайна. Если вам нужны другие функции, можно просто поменять датчик".
В скором времени исследователи собираются дополнить своё изобретение камерами, тепловизорами и другими средствами, призванными существенно расширить область применения миниатюрных компьютеров.
