Επιστήμονες στο Massachusetts Institute of Technology (MIT) δημοσίευσαν ένα proof of concept για νέα αναλογικά υπολογιστικά εξαρτήματα, που θα μπορούσαν να επιτρέψουν στις ηλεκτρονικές συσκευές να επεξεργάζονται δεδομένα αξιοποιώντας τη θερμότητα που οι ίδιες παράγουν.
Δείτε επίσης: ΜIT: Αξιοποιεί υπερήχους για να εξάγει πόσιμο νερό από τον αέρα
Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 29 Ιανουαρίου στο επιστημονικό περιοδικό Physical Review Applied, οι ερευνητές σχεδίασαν μικροσκοπικές δομές πυριτίου οι οποίες ελέγχουν με ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο διαχέεται η θερμότητα στην επιφάνεια ενός μικροτσίπ.
Οι δομές αυτές είναι πλήρως παθητικές και δεν περιέχουν ηλεκτρονικά στοιχεία· αξιοποιούν τους φυσικούς νόμους της θερμικής αγωγιμότητας για να ανακατανέμουν τη θερμική ενέργεια σε σημεία όπου μπορεί να κωδικοποιηθεί ως δεδομένο. Η προσέγγιση αυτή αποτελεί μορφή αναλογικού υπολογισμού, όπου συνεχείς φυσικές μεταβλητές — όπως η θερμοκρασία και η ροή θερμότητας — χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία πληροφοριών αντί για τα δυαδικά 1 και 0.
Η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό πηγών θερμότητας και τη μέτρηση μεταβολών θερμοκρασίας σε ηλεκτρονικά συστήματα χωρίς αύξηση της ενεργειακής κατανάλωσης. Παράλληλα, θα μπορούσε να καταργήσει την ανάγκη για πολλαπλούς αισθητήρες θερμοκρασίας που καταλαμβάνουν χώρο πάνω σε ένα τσιπ, όπως σημειώνουν οι ερευνητές.
Δείτε ακόμα: MIT: Ένα βιονικό γόνατο αποκαθιστά τη φυσική κίνηση
Εφόσον ο σχεδιασμός μπορέσει να κλιμακωθεί, η ομάδα εκτιμά ότι στο μέλλον θα μπορούσε να ενσωματωθεί σε μικροηλεκτρονικά συστήματα, καθιστώντας ενεργοβόρες υπολογιστικές εργασίες — όπως εκείνες που σχετίζονται με την τεχνητή νοημοσύνη (AI) — πιο ενεργειακά αποδοτικές.
Η εργασία βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα του MIT από το 2022 σχετικά με τον σχεδιασμό νανοδομημένων υλικών που μπορούν να ελέγχουν τη ροή της θερμότητας. Καθώς η θερμότητα διαχέεται μέσα από το πυρίτιο, από θερμότερες προς ψυχρότερες περιοχές, η εσωτερική γεωμετρία των δομών καθορίζει πόση θερμική ενέργεια καταλήγει σε κάθε σημείο εξόδου.
Η θερμική απόδοση σε αυτά τα σημεία μπορεί να μετρηθεί και να μετατραπεί σε συμβατικό ηλεκτρικό σήμα μέσω τυπικών αισθητήρων ενσωματωμένων στο τσιπ. Το σήμα που προκύπτει μπορεί στη συνέχεια να αξιοποιηθεί από άλλα μέρη του συστήματος, όπως εξηγούν οι επιστήμονες. Σε προσομοιώσεις, οι δομές κατάφεραν να εκτελέσουν απλό πολλαπλασιασμό πίνακα-διανύσματος με ακρίβεια που ξεπέρασε το 99%, σύμφωνα με τη μελέτη.
Δείτε επίσης: Βιομιμητική Ρομποτική: Η τεχνολογία που αντιγράφει τη φύση για καινοτομία
Στη συνέχεια, η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να διερευνήσει εφαρμογές στη θερμική διαχείριση, στον εντοπισμό πηγών θερμότητας και στην παρακολούθηση θερμοκρασιακών βαθμίδων στη μικροηλεκτρονική, όπου οι νέες δομές θα μπορούσαν να προστατεύουν τα τσιπ από φθορές χωρίς να απαιτείται επιπλέον κατανάλωση ενέργειας.
