ris_4

«Простые материалы могут обрабатывать информацию», пишут голландские исследователи Мартин ван Хеке и Хадриен Бенсе в статье, опубликованной в престижном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. На самом деле, они имели в виду простые материалы — в их исследовании речь идет о куске резины.

Тест, который они провели, также был вполне обычным. Она заключалась в выдавливании резины с помощью пресса. Под давлением резина изгибалась, и весь процесс записывался. Однако детальный анализ того, что было записано, показал, что даже обычная резина может обладать определенной способностью к обработке информации.

Как работает резиновый компьютер?

Что происходит со спрессованной резиной? Здесь нет ничего удивительного: она гнется очень медленно. Однако исследователи заметили, что через определенное время наступает момент, когда материал быстро изгибается, мгновенно меняя форму. Ван Хеке и Бенсе обнаружили, что этот изгиб можно представить как бит информации — переход от 0 к 1. А распрямление (которое происходит при уменьшении давления) как возвращение к 0.

ris_4

Таким образом, можно подсчитать количество сжатий, происходящих предсказуемым и упорядоченным образом. — «А это своего рода обработка информации, пусть и очень безыскусная», — отмечает Ван Хеке. Выполняется, добавляет он, на механическом процессоре.

Исследователи использовали гофрированный кусок резины, который под давлением сгибается в трех местах. Это позволило им получить более двух состояний системы. Однако, когда они изменили положение основания, на которое положили резину, то получили семь различных состояний чипа.

Интересно, что в последнем случае резина реагировала на изменение давления не только в зависимости от своей прочности, но и от того, в каком состоянии она находилась до этого. — «Это своего рода память», объясняет Бенсе. — «Состояние системы зависит не только от давления, но и от ее собственного прошлого состояния», объясняет он.

Материалы будущего с необычными свойствами

Описанные эксперименты относятся к области науки, связанной с метаматериалами. Метаматериалы — это особый класс материалов, свойства которых зависят от их структуры — чаще всего на молекулярном уровне, но также и на более крупных масштабах. Самый известный класс метаматериалов — это те, которые изгибают свет, то есть воздействуют на электромагнитные волны. Около дюжины лет назад ученые показали, что с помощью подходящего метаматериала можно создать нечто, что будет работать как плащ — заставляя свет изгибаться таким образом, что он будет обходить данный объект и возвращаться на прежний путь.

Механические метаматериалы могут обладать и другими необычными свойствами — хотя ученым будет легко их понять. К ним относятся, например, отрицательный коэффициент Пуассона (показывает отношение поперечной к продольной деформации при равномерном напряжении данного тела) или отрицательное тепловое расширение (длина или объем тела не увеличивается, а уменьшается при повышении температуры). Особый интерес представляют те метаматериалы, поведение или механические свойства которых можно контролировать программируемым образом. Например, каучук, используемый учеными из Лейденского университета.

Для чего может быть использован компьютер из резины?

Механические материалы могут найти применение, например, в медицине. Но резиновый компьютер был бы полезен всем нам — его можно было бы использовать, например, для производства беговых кроссовок, которые не только поглощают давление, но и точно его измеряют.

— «Приложения всегда найдутся», — говорит Ван Хеке, — «но сначала нам нужно открыть принцип, который управляет свойствами метаматериалов».

Закрыть

от admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.