Nanotechnologie und Computertechnologie

Ab dem Zeitpunkt der Veröffentlichung, die mikroskopische Größe der Transistoren für Computerschaltkreisen nähert sich der Schwelle von Nanotechnologie , die Untersuchung von Materialien auf der Skala von Nanometern oder milliardstel Metern . Nanotechnologen Design -Geräte mit Atomen und Molekülen als Bausteine ​​; Dies kann letztlich zu - unsichtbar winzigen Computer-Systeme und tragbare Systeme Millionen Mal stärker als die heutigen Laptops und Smartphones führen . Schrumpf Komponenten

Computer- Chip-Hersteller im Maßstab von 20 bis 200 Nanometer arbeiten bereits , wenn sie die Mikroprozessoren und Speicher, die in Computern, Spielekonsolen und Smartphones hinausgehen. Verdrahtung, die Komponenten so klein wie 20 bis 30 nm oder etwa ein Fünfzigstel der Breite eines menschlichen Haares verbindet . Über eine Milliarde Transistoren, Widerstände und Kondensatoren auf einem Chip passen ein paar Millimeter Platz. In 1986, dem Stand der Technik war ein Mikrometer , oder 1000 Nanometer ; in nur wenigen Jahren , können Komponenten unter 1 Nanometer , die nur wenige Atome in der Größe sein . Die traditionelle Art der Herstellung von Computer-Chips ist es, fotografische Muster mit UV-Licht zu machen. Als Lichtwellenlängen kleiner werden zu kleineren Transistoren , den Prozess , genannt Photolithographie , wird es schwieriger zu machen. Chip -Hersteller haben möglicherweise andere Methoden verwenden, um Nanometer- Schaltungen erstellen.
Nanoelektronik

Kleinere Transistoren lassen Sie ein Computer-Hersteller packen immer komplexer und anspruchsvoller Funktionen in seine Produkte . Heute hat ein T-Shirt im Taschenformat Smartphone mehr Rechenleistung als ein Zimmer große Computer aus den 1970er Jahren . Dieser Trend wird sich weiter mit der Nanoelektronik , die Atom - und Molekül- dünne Drähte große Transistoren nutzen werden. Diese Geräte werden den Trend von mehr Speicher und Rechenfähigkeitauf weniger Raum und weniger Stromverbrauch weiter . Da diese Geräte schrumpfen , werden die Elektronen, die die Schaltungen Macht eine größere Tendenz haben "Leck" oder Drift zwischen den Komponenten. Strom in einem Stromkabelbrav, aber wenn ein Draht zu klein wird, können Elektronen durch enge elektrische Isolatoren springen , Probleme zu schaffen . Zwar nicht eine Stromschlaggefahr , wird dies eine Herausforderung für die Ingenieure Entwurf von Schaltungen in der Zukunft darstellen.
Mechanische Computer

In den 1800er Jahren , also lange vor der Elektronik, Pioniere vorgeschlagen und gebaut Rechenmaschinen von mechanischen Zahnrädern und Hebeln gemacht . Nanotechnologie kann diese Idee wieder zu beleben, die Umsetzung Computern als mechanische Systeme . Die mechanischen Rechenmaschinen des frühen 20. Jahrhunderts waren zuverlässig, aber langsam und klobig im Vergleich zu elektronischen Maschinen . Allerdings kann molekülgroßenmechanischen Teile bei Geschwindigkeiten näher an elektronischen Schaltungen , ohne dass Öl oder Abnutzung zu betreiben, und . Richtig gestaltete molekularen Maschinen mit extrem niedrigen Reibungs bedienen.
Nanobots

Die ersten elektronischen Computer der 1940er Jahre jede gefüllte ein großes Zimmer mit Vakuumröhren und Verdrahtung. Nur eine Handvoll Forschungs Maschinen gab, und nur wenige von ihren Nutzern hätte gedacht, dass nur 70 Jahre später, kleine Spielzeuge würden Computer haben, und Autos würden ein Dutzend haben . Als die Computer sind kleiner geworden , haben auch die Kosten geschrumpft ; einfache Mikroprozessoren kostet nur ein paar Dollar . Da sich dieser Trend fortsetzt, wird kleiner Waren Computer und Software zu erhalten. Indem Computern von Molekülteile sind, können sie auf die Größe eines Virus zusammengedrückt werden . Mikroskopische Roboter namens Nanobots , die ihren eigenen einfachen Computer, vielleicht eines Tages zu suchen Ihren Blutkreislauf für Infektionen oder zu beseitigen giftige Materialien in Deponien.
Massive Parallelität

Computer-Hersteller bauen heute die schnellsten Maschinen durch die Verknüpfung tausende von Prozessorchips . Sie brechen Berechnungen in kleine Teilaufgaben , die Zuweisung jedes Teil zu einem Prozessor , dann die Kombination der Ergebnisse . Diese Idee , die so genannte massive Parallelität , lässt ein Computer-Benutzer Macht zu seinem System hinzufügen durch einfaches Einstecken in mehr Prozessoren. Ein Prozessor mit Nanotechnologie hergestellt werden lineare Abmessungen bis zu 1000 -mal kleiner als Strom diejenigen haben , was bedeutet, dass ein Computersystem 1 Milliarde Prozessoren in derselben dreidimensionalen Volumen, hält nun nur eine passen. Massively -Parallel- Computer-Systeme mit Millionen oder Milliarden von Prozessoren helfen harten wissenschaftlichen, technischen und wirtschaftlichen Probleme zu lösen.