Počítače dostanú doping z metamateriálov

Metamateriály s podivnými vlastnosťami sú už istý čas zdrojom zaujímavých objavov. Vedci pomocou nich vytvorili napríklad primitívny plášť neviditeľnosti, plochú šošovku, vedci zo Slovenskej akadémie vied zase plášť schopný ukryť kovové predmety pred magnetickým poľom a vznikli už aj metatronické zariadenia, ktoré manipulujú svetlo podobným spôsobom ako súčiastky ovplyvňujú tok elektrónov. Metamateriály si tak hľadajú cestu do výpočtovej techniky. Výskumníci chcú využiť ich schopnosť riešiť matematické úlohy rýchlosťou svetla. Pre súčasné počítače by to bol vítaný doping, ktorý by zvýšil ich výkon.

10.01.2014 12:00
kvantovy pocitac, technologie Foto:
Ilustračná fotografia.
debata

Vlna svetla sa dá zakresliť ako krivka a opísať ako matematická funkcia. Vedci z Pennsylvánskej univerzity (na ktorej zhodou okolností vznikol aj prvý digitálny počítač ENIAC) v žurnále Science napísali, ako by sa metamateriály dali využiť na plnenie matematických výpočtov. Ich príklad opisuje, ako by metamateriálom prešlo svetlo s istou vlnovou dĺžkou a na druhom konci by vyšlo svetlo s derivovanou krivkou.

V komplexnejšom využití by sa to dalo využiť v elektronike napríklad pri spracovaní snímok a detekcii tvárí. V súčasnosti je nutné snímku konvertovať do elektronickej podoby a spracovať softvérom. Metamateriály by to zvládli priamo z originálneho zdroja, bez nutnosti zaťaženia procesora a rýchlosťou svetla.

Metamateriály sú kompozitné prírodné materiály navrhnuté tak, aby rôznym spôsobom manipulovali a ohýbali elektromagnetické vlny. Takže aj keď sú z prírodných materiálov, v prírode sa materiály s takýmito vlastnosťami nevyskytujú. Napríklad keď vložíte lyžičku do skleneného pohára, tak vyzerá ako ohnutá. Je to preto, že svetlo idúce cez vodu sa láme pod iným uhlom ako svetlo, ktoré prechádza cez vzduch. Ak by sa v pohári namiesto vody nachádzal metamateriál, tak by mohol byť navrhnutý napríklad tak, že by sa lyžička zdala ohnutá opačným smerom, alebo by človek v pohári videl len tú časť lyžičky, čo je nad hladinou.

Keby boli takéto manipulácie zoradené do určitej sekvencie, tak by sa tvar lyžičky dal meniť podľa ľubovôle. S tým počíta aj využitie metamateriálov pri výpočtoch. Po zderivovaní alebo zintegrovaní svetelenej vlny by mohli nasledovať ďalšie matematické operácie, ideálne také, na ktoré súčasné počítače používajú množstvo hrubej výpočtovej sily.

Nader Engheta z Pennsylvánskej univerzity to vysvetľuje na spracovaní snímky a detekcii tváre, ako je to známe z niektorých sociálnych sietí. Detekcia tváre prebieha tak, že počítač pixel po pixeli prejde obrázok a hľadá podľa zmeny sfarbenia pixelov tvar typický pre tvár alebo oči. Počítače to zvládnu celkom rýchlo, no so zväčšovaním snímky a jej rozlíšenia je to pre počítač stále náročnejšia úloha. Podľa Enghetu by to metamateriály zvládli prakticky rýchlosťou svetla bez ohľadu na veľkosť fotografie. „Pôvodný obrázok by prešiel metamateriálom a vyšiel by s vyznačenými okrajmi tváre a putoval na ďalšie využitie,“ povedal Engheta.

Metamateriály by teda mohli v počítačoch robiť operácie, ktoré silikónovým čipom robia problémy, čím by sa uvoľnila ich výpočtová kapacita, ktorá by mohla byť využitá na niečo iné. Tým by sa vytvoril priestor na prudké zvýšenie výkonu počítačov a mnohých iných elektronických zariadení.

© Autorské práva vyhradené

debata chyba
Viac na túto tému: #počítače #metamateriál #svetelné vlny