با نگاهی به صفحه ای از گذشته ، دانشمندان و مهندسان آزمایشگاه ملی لارنس لیورور در تلاشند تا محاسبات مکانیکی را با چاپ 3 بعدی به عنوان بخشی از تلاش برای ایجاد مواد "حساس" که می توانند به تغییرات در محیط اطراف خود پاسخ دهند ، حتی در محیطهای شدید که از بین می روند. اجزای الکترونیکی مانند تابش زیاد ، گرما یا فشار.

رایانه های اصلی مانند موتور تفاوت چارلز بابیج کاملاً مکانیکی بودند ، پر از دنده ها و اهرم هایی که برای حل محاسبات ریاضی پیچیده ، جابجایی و جابجایی شده بودند. پس از جنگ جهانی دوم و ظهور لوله های خلاء و مدارهای الکترونیکی ، رایانه های مکانیکی اکثراً به روش دودو پیش رفتند.

با این حال ، با قرار دادن پیچ و تاب جدیدی بر فناوری قدیمی ، محققان و همکاران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) از دانشگاه کالیفرنیا ، لس آنجلس (UCLA) ، دروازه های منطق مکانیکی چاپ سه بعدی هستند - بلوک های اساسی ساخت رایانه ها که قادر به انجام هستند. هر نوع محاسبات ریاضی

محققان گفتند ، مانند LEGO ها ، از این دروازه های منطقی با چاپ 3 بعدی برای ساختن هر چیزی استفاده می شود ، محققان گفتند كه در هر نوع ماده معماری جاسازی شده اند و برنامه ریزی شده اند تا با تغییر فیزیكی و بدون نیاز به برق ، در محیط خود به محیط خود واکنش نشان دهند - در مناطق مفید هستند. تابش زیاد ، گرما یا فشار. این تحقیق امروز توسط مجله Nature Communications به صورت آنلاین منتشر شد .

اندی پاسکال ، محقق اصلی گفت: "برخی از کاربردهای الکتریکی محدود هستند ، در حالی که با این سیستم ، مواد می توانند کاملاً خود را مجدداً تنظیم کنند." وی افزود: "اگر دروازه های منطق را درون ماده قرار داده اید ، آن ماده می تواند چیزی راجع به محیط آن حس کند. این یک روش برای داشتن مواد پاسخگو است ؛ ما دوست داریم آن را یک ماده" حساس "بنامیم - که می تواند پاسخهای پیچیده ای به دما ، فشار و غیره داشته باشد. ایده این است که فراتر از هوشمند بودن است. این امر به صورت کنترل شده و دقیق پاسخ می دهد. "

محققان گفتند ، دروازه های منطق مکانیکی با وجود رایانه های معمولی قدرتمند نیستند ، اما می توانند در روترهایی که به محیطهای خصمانه مانند ونوس فرستاده می شوند ، یا در رایانه های کم مصرف برای زنده ماندن از انفجارهای پالس هسته ای یا الکترومغناطیسی که دستگاه های الکترونیکی را از بین می برد ، مفید واقع شوند. در یک مریخ نورد ونسی ، پاسكال گفت كه دانشمندان می توانند یك سیستم كنترل را اجرا كنند ، بنابراین اگر مریخ نورد بیش از حد داغ شود ، این مواد می توانند منافذ خود را باز كنند تا در خنك كننده تر ، بدون نیاز به برق ، خنك كنند.

این دستگاه همچنین می تواند در روبات های ارسال شده برای جمع آوری اطلاعات در مورد راکتورهای هسته ای (به عنوان مثال ، فوکوشیما) استفاده شود یا در حالی که مانند هر نوع ماده ظاهر می شود ، تقریباً می تواند در داخل هر نوع ساختار قابل تصور پنهان شود.

پاسکال گفت: "نکته جالب در طراحی ما این است که در مقیاس محدود نیست." "ما می توانیم به ترتیب چندین میکرون به اندازه مورد نیاز خود پایین برویم ، و می توان آن را به سرعت نمونه سازی کرد. بدون چاپ 3 بعدی می توان این کار دشواری بود."

مجموعه ای از دروازه های منطق مکانیکی با استفاده از روش Microstereolithography (LAPµSL) با طرح بزرگ منطقه چاپ می شوند. اعتبار: آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور
رابرت پاناس ، مهندس تحقیق LLNL ، محقق سابق LLNL فوق دکترا ، جاناتان هاپکینز ، که هم اکنون استادیار مهندسی هوافضا و مهندسی مکانیک در UCLA است ، و دانشجو تابستانی آدام سونگ دروازه های خمشی دستگاه را طراحی کرد که به سیستم اجازه می دهد تا خم شود و حرکت کند.

پاناس ، محقق اصلی پروژه ، گفت که انعطاف پذیری مانند سوئیچ ها رفتار می کند. انعطاف پذیری ها به هم زنجیر می شوند و هنگامی که تحریک می شوند ، آبشارهایی از پیکربندی ها را ایجاد می کنند که می توانند برای انجام محاسبات منطق مکانیکی بدون قدرت خارجی استفاده شوند. دروازه ها به دلیل جابجایی کار می کنند ، سیگنال باینری خارجی را از مبدل مانند پالس فشار یا پالس نور از کابل فیبر نوری دریافت می کنند و یک محاسبه منطقی را انجام می دهند. نتیجه به حرکتی ترجمه می شود و یک اثر دومینو را در تمام دروازه هایی ایجاد می کند که از نظر جسمی شکل دستگاه را تغییر می دهد.

پاناس گفت: "بسیاری از طرح های منطق مکانیکی محدودیت های اساسی دارند و شما به طرح های خیالی می پردازید که امکان ساخت آنها وجود ندارد." "آنچه ما انجام می دهیم استفاده از این انعطاف ها است ، این عناصر انعطاف پذیر که به صورت 3 بعدی چاپ می شوند ، که تغییر می دهد چگونه ساختار منطق می تواند با هم حرکت کند. ما در نهایت فهمیدیم که به یک تنظیم منطق جابجایی (برای انتقال اطلاعات) نیاز داریم." کار کرد

پاناس گفت ، عملكرد خمشی فلكس ها باعث می شود كه ساختار از پیش برنامه ریزی شود یا اطلاعاتی را بدون نیاز به جریان انرژی كمك ذخیره كند ، و آنها را برای محیط هایی با تابش زیاد ، دما یا فشار مناسب می سازد. پاناس گفت دروازه های منطقی می توانند برای جمع آوری میزان قرائت دما در واکسن ها یا مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرند و از زمان رسیدن آستانه های معین آگاه شوند یا در داخل پل ها برای جمع آوری داده ها در مورد بارگذاری ساختاری ، به عنوان مثال.

پاناس گفت: "ما این مسئله را به عنوان منطقی ساده در مواد با حجم بالا قرار می دهیم ، و به طور بالقوه در مکانهایی که به طور عادی نمی توانید داده ها را بخوانید ، خوانده می شوید."

در UCLA ، هاپکینز از یک فرآیند چاپ 3 بعدی به نام استریولیتوگرافی دو فوتونی استفاده کرد ، جایی که لیزر در داخل یک پلیمر مایع قابل فتوکوری که در آن می درخشد و سخت می شود ، در جایی که لیزر می درخشد ، اسکن می کند تا مجموعه ای از دروازه ها را در سطح زیر میکرون چاپ کند.

هاپکینز توضیح داد: "پس از چاپ این سازه ، ما با استفاده از لیزرهای مختلف که به عنوان موچین نوری عمل می کنند ، آن را در جای خود تغییر شکل دادیم." "ما سپس سوئیچ ها را با استفاده از آن موچین نوری نیز فعال کردیم. این یک روش جدید انقلابی برای ساخت این مواد در مقیاس میکرو است."

این طرح با مدل سازی محاسباتی از رفتار سگک گیتس رانده شده است ، و اگرچه آنها در دو بعد طراحی شده اند ، پاسکال گفت که دوست دارد به 3 بعدی منتقل شود. پاسكال امیدوار است كه از این فناوری برای طراحی سیستمهای كنترل شخصی و شخصی استفاده شود و گفت كه برنامه ها برای انتشار این طرح به عنوان منبع باز است. وی افزود: این فناوری همچنین می تواند ابزاری برای دانشجویان باشد که می توانند با استفاده از چاپگرهای 3 بعدی تجاری ، دروازه های منطق خود را چاپ کنند و در مورد نحوه کار رایانه ها بیاموزند.

با نگاهی به صفحه ای از گذشته ، دانشمندان و مهندسان آزمایشگاه ملی لارنس لیورور در تلاشند تا محاسبات مکانیکی را با چاپ 3 بعدی به عنوان بخشی از تلاش برای ایجاد مواد "حساس" که می توانند به تغییرات در محیط اطراف خود پاسخ دهند ، حتی در محیطهای شدید که از بین می روند. اجزای الکترونیکی مانند تابش زیاد ، گرما یا فشار.

رایانه های اصلی مانند موتور تفاوت چارلز بابیج کاملاً مکانیکی بودند ، پر از دنده ها و اهرم هایی که برای حل محاسبات ریاضی پیچیده ، جابجایی و جابجایی شده بودند. پس از جنگ جهانی دوم و ظهور لوله های خلاء و مدارهای الکترونیکی ، رایانه های مکانیکی اکثراً به روش دودو پیش رفتند.

با این حال ، با قرار دادن پیچ و تاب جدیدی بر فناوری قدیمی ، محققان و همکاران آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور (LLNL) از دانشگاه کالیفرنیا ، لس آنجلس (UCLA) ، دروازه های منطق مکانیکی چاپ سه بعدی هستند - بلوک های اساسی ساخت رایانه ها که قادر به انجام هستند. هر نوع محاسبات ریاضی

محققان گفتند ، مانند LEGO ها ، از این دروازه های منطقی با چاپ 3 بعدی برای ساختن هر چیزی استفاده می شود ، محققان گفتند كه در هر نوع ماده معماری جاسازی شده اند و برنامه ریزی شده اند تا با تغییر فیزیكی و بدون نیاز به برق ، در محیط خود به محیط خود واکنش نشان دهند - در مناطق مفید هستند. تابش زیاد ، گرما یا فشار. این تحقیق امروز توسط مجله Nature Communications به صورت آنلاین منتشر شد .

اندی پاسکال ، محقق اصلی گفت: "برخی از کاربردهای الکتریکی محدود هستند ، در حالی که با این سیستم ، مواد می توانند کاملاً خود را مجدداً تنظیم کنند." وی افزود: "اگر دروازه های منطق را درون ماده قرار داده اید ، آن ماده می تواند چیزی راجع به محیط آن حس کند. این یک روش برای داشتن مواد پاسخگو است ؛ ما دوست داریم آن را یک ماده" حساس "بنامیم - که می تواند پاسخهای پیچیده ای به دما ، فشار و غیره داشته باشد. ایده این است که فراتر از هوشمند بودن است. این امر به صورت کنترل شده و دقیق پاسخ می دهد. "

محققان گفتند ، دروازه های منطق مکانیکی با وجود رایانه های معمولی قدرتمند نیستند ، اما می توانند در روترهایی که به محیطهای خصمانه مانند ونوس فرستاده می شوند ، یا در رایانه های کم مصرف برای زنده ماندن از انفجارهای پالس هسته ای یا الکترومغناطیسی که دستگاه های الکترونیکی را از بین می برد ، مفید واقع شوند. در یک مریخ نورد ونسی ، پاسكال گفت كه دانشمندان می توانند یك سیستم كنترل را اجرا كنند ، بنابراین اگر مریخ نورد بیش از حد داغ شود ، این مواد می توانند منافذ خود را باز كنند تا در خنك كننده تر ، بدون نیاز به برق ، خنك كنند.

این دستگاه همچنین می تواند در روبات های ارسال شده برای جمع آوری اطلاعات در مورد راکتورهای هسته ای (به عنوان مثال ، فوکوشیما) استفاده شود یا در حالی که مانند هر نوع ماده ظاهر می شود ، تقریباً می تواند در داخل هر نوع ساختار قابل تصور پنهان شود.

پاسکال گفت: "نکته جالب در طراحی ما این است که در مقیاس محدود نیست." "ما می توانیم به ترتیب چندین میکرون به اندازه مورد نیاز خود پایین برویم ، و می توان آن را به سرعت نمونه سازی کرد. بدون چاپ 3 بعدی می توان این کار دشواری بود."

مجموعه ای از دروازه های منطق مکانیکی با استفاده از روش Microstereolithography (LAPµSL) با طرح بزرگ منطقه چاپ می شوند. اعتبار: آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور
رابرت پاناس ، مهندس تحقیق LLNL ، محقق سابق LLNL فوق دکترا ، جاناتان هاپکینز ، که هم اکنون استادیار مهندسی هوافضا و مهندسی مکانیک در UCLA است ، و دانشجو تابستانی آدام سونگ دروازه های خمشی دستگاه را طراحی کرد که به سیستم اجازه می دهد تا خم شود و حرکت کند.

پاناس ، محقق اصلی پروژه ، گفت که انعطاف پذیری مانند سوئیچ ها رفتار می کند. انعطاف پذیری ها به هم زنجیر می شوند و هنگامی که تحریک می شوند ، آبشارهایی از پیکربندی ها را ایجاد می کنند که می توانند برای انجام محاسبات منطق مکانیکی بدون قدرت خارجی استفاده شوند. دروازه ها به دلیل جابجایی کار می کنند ، سیگنال باینری خارجی را از مبدل مانند پالس فشار یا پالس نور از کابل فیبر نوری دریافت می کنند و یک محاسبه منطقی را انجام می دهند. نتیجه به حرکتی ترجمه می شود و یک اثر دومینو را در تمام دروازه هایی ایجاد می کند که از نظر جسمی شکل دستگاه را تغییر می دهد.

پاناس گفت: "بسیاری از طرح های منطق مکانیکی محدودیت های اساسی دارند و شما به طرح های خیالی می پردازید که امکان ساخت آنها وجود ندارد." "آنچه ما انجام می دهیم استفاده از این انعطاف ها است ، این عناصر انعطاف پذیر که به صورت 3 بعدی چاپ می شوند ، که تغییر می دهد چگونه ساختار منطق می تواند با هم حرکت کند. ما در نهایت فهمیدیم که به یک تنظیم منطق جابجایی (برای انتقال اطلاعات) نیاز داریم." کار کرد

پاناس گفت ، عملكرد خمشی فلكس ها باعث می شود كه ساختار از پیش برنامه ریزی شود یا اطلاعاتی را بدون نیاز به جریان انرژی كمك ذخیره كند ، و آنها را برای محیط هایی با تابش زیاد ، دما یا فشار مناسب می سازد. پاناس گفت دروازه های منطقی می توانند برای جمع آوری میزان قرائت دما در واکسن ها یا مواد غذایی مورد استفاده قرار گیرند و از زمان رسیدن آستانه های معین آگاه شوند یا در داخل پل ها برای جمع آوری داده ها در مورد بارگذاری ساختاری ، به عنوان مثال.

پاناس گفت: "ما این مسئله را به عنوان منطقی ساده در مواد با حجم بالا قرار می دهیم ، و به طور بالقوه در مکانهایی که به طور عادی نمی توانید داده ها را بخوانید ، خوانده می شوید."

در UCLA ، هاپکینز از یک فرآیند چاپ 3 بعدی به نام استریولیتوگرافی دو فوتونی استفاده کرد ، جایی که لیزر در داخل یک پلیمر مایع قابل فتوکوری که در آن می درخشد و سخت می شود ، در جایی که لیزر می درخشد ، اسکن می کند تا مجموعه ای از دروازه ها را در سطح زیر میکرون چاپ کند.

هاپکینز توضیح داد: "پس از چاپ این سازه ، ما با استفاده از لیزرهای مختلف که به عنوان موچین نوری عمل می کنند ، آن را در جای خود تغییر شکل دادیم." "ما سپس سوئیچ ها را با استفاده از آن موچین نوری نیز فعال کردیم. این یک روش جدید انقلابی برای ساخت این مواد در مقیاس میکرو است."

این طرح با مدل سازی محاسباتی از رفتار سگک گیتس رانده شده است ، و اگرچه آنها در دو بعد طراحی شده اند ، پاسکال گفت که دوست دارد به 3 بعدی منتقل شود. پاسكال امیدوار است كه از این فناوری برای طراحی سیستمهای كنترل شخصی و شخصی استفاده شود و گفت كه برنامه ها برای انتشار این طرح به عنوان منبع باز است. وی افزود: این فناوری همچنین می تواند ابزاری برای دانشجویان باشد که می توانند با استفاده از چاپگرهای 3 بعدی تجاری ، دروازه های منطق خود را چاپ کنند و در مورد نحوه کار رایانه ها بیاموزند.