Carles Fornell
Els nanotubs són fets d’una xarxa hexagonal d’àtoms de carboni, enrotllats per formar un cilindre; a més, són molt petits, d’una sola capa i tenen un nanòmetre de diàmetre amb alta densitat.
També són molt ràpids, funcionen a 2,5 gigahertzs (GHz), però el límit de velocitat teòric d’aquests transistors de nanotubs hauria de ser de 1 THz=1.000 Ghz, cosa que suposa 1000 vegades més velocitat que els ordinadors moderns. Una polzada (25,4 m/m) cúbica de circuits de nanotubs seria cent milions de vegades més potent que el cervell humà. Aquest transistor funciona a temperatura ambient i només utilitza un electró per passar de la posició d’encesa i apagat. Recentment, s’han presenciat nanotubs de memòria integrada a l’hora d’utilitzar aquesta tecnologia, alguns nanotubs són conductors, és a dir, transmeten electricitat, mentre que altres són semiconductors capaços de commutar i establir portes lògiques. La diferència es basa en característiques estructurals. Els nanotubs de carboni ens permeten mantenir la llei de Moore, l’investigador de Harvard Thomas.
Rueckes va exhibir una oblea (fulla fina) d’un sol xip amb deu mil milions d’empalmaments de nanotubs. En els darrers anys, la computació amb molècules ha produït un gran progrés per posar en marxa la computació, i cal que es produeixin avenços simultanis en el camp de l’electrònica, la física, la química, fins i tot l’enginyeria inversa en els processos biològics.
Utilitzant un microscopi d’efecte túnel amb només un petit nombre de bits, aquest procés del sistema podria ser usat per augmentar en milions de vegades l’emmagatzematge de dades, arribant a una densitat de 250 terabits per polzada quadrada. Hi ha un tipus de molècula que els investigadors han descobert, que té unes propietats de computació anomenades rotaxano. Aquests investigadors han exposat estructures de nanotubs que s’autoorganitza utilitzant el mateix principi que les cadenes d’ADN, on s’uneixen a cadenes estables.
Científics de Harvard van fer un pas en què van exposar aquesta tècnica amb la fotolitografia per crear una matriu de gravat d’interconnexions. L’estudi inclou un gran nombre de transistors d’efecte camp amb nanofils, és un “corrent de transistors” i les interconnexions a nanoescala són introduïdes a la matriu. Aquests elements es connecten entre ells, segons el patró.
La NASA va exposar un mètode que autoorganitza circuits extremadament densos en una solució química, aquesta tècnica crea nanofils espontàniament i després fa que les cèl·lules de memòria siguin capaces de suportar cadascuna tres bits de dades. Igualar la biologia és la idea de construir sistemes electrònics o mecànics que siguin autoreplicants. D’una partícula anomenada prions que no condueix electricitat, els científics en van crear una versió modificada genèticament que condueix electricitat.
La biòloga del MIT Susan Lindquist va dirigir el programa utilitzant tècniques de fabricació vertical, és a dir, de baix a dalt. Altres investigadors han creat components moleculars partint de molècules d’ADN que s’autoassemblen, aquests científics van ser capaços de controlar l’estructura mitjançant la creació de nanoregelles. Aquestes tècniques uneixen automàticament molècules de proteïnes a cadascuna de les cèl·lules de les nanoregelles, la qual cosa pot ser emprat per a operacions de computació. La nanoenginyeria fa servir l’ADN, que és l’ordinador de la mateixa naturalesa. La seva capacitat per emmagatzemar informació i dur a terme manipulacions lògiques en l’àmbit molecular ha estat explotada als ordinadors.
Un ordinador d’ADN és un tub d’assaig ple d’aigua que conté bilions de molècules d’ADN i cadascuna d’aquestes molècules es comporta com un ordinador. L’objectiu de la computació és trobar la solució a un problema, una seqüència de símbols. Aquesta seqüència pot ser matemàtica o dels dígits d’un número, És com funciona un ordinador d’ADN. Usant un codi únic per a cada símbol en què es crea una cadena d’ADN. Cada cadena és replicada bilions de vegades en aquests llits d’ADN que són introduïts en un tub d’assaig, ja que l’ADN tendeix a unir les cadenes automàticament. Les seqüències de cadenes representen els diferents símbols, i cadascun és una possible solució del problema i el resultat de bilions de cadenes. El següent pas és comprovar les cadenes fent ús d’enzims dissenyats per destruir les cadenes que no compleixin certs criteris.
La clau del poder de la computació amb ADN és que permet comprovar cadascuna dels bilions de cadenes. El científic israelià Ehud Shapiro, de l’Institut Weizmann de Ciències, va combinar ADN amb Adenosi Trifosfat (ATP) que és el combustible dels sistemes biològics. Cadascuna d’aquestes molècules d’ADN pot fer computacions com ara subministrar-se a si mateixa la seva pròpia energia.
Els científics van configurar un sistema de supercomputació que conté trenta mil bilions d’ordinadors moleculars, fent un total de 660 bilions de càlculs per segon. El consum d’energia és molt baix, unes cinquanta milionèsimes de watt. El camp computacional està molt mogut, a causa de la forta competència per liderar la IA. D’aquí a uns quants anys s’espera una nova forma de memòria espintrònica, anomenada MRAM (“Magnetoresistive Random-Access Memory”), memòria no volàtil. Igual que els discos durs, aquesta memòria reté les dades sense necessitat de corrent elèctric.
El que és clar en el futur és que l’espintrònica jugarà un paper important a la memòria dels ordinadors. Avui dia encara es fa servir el silici a la fabricació de xips, el qual no posseeix propietats magnètiques. Un altre sistema que donarà molt de parlar al camp científic és la computació fotònica, aquesta computació SIMD (“Single Instruction Multiple Data”) es basa a utilitzar faç de llum, en què la informació es troba codificada. Un sistema desenvolupat per l’empresa israeliana Lenset usa 256 làsers i pot fer vuit bilions de càlculs per segon. Les tecnologies SIMD, com ara els ordinadors d’ADN i els ordinadors òptics, juguen papers importants en el futur per emular el cervell humà, com ara el processament de dades sensorials.
