Nanobilgisayar: Bilgisayarlar Gerçekten Mikroskobik Olabilir mi?

Teknoloji geliştikçe, cihazları mümkün olduğunca küçük yapma dürtüsü de artıyor. Bunu etrafımızda görüyoruz; süper bilgisayarların evriminden mikro bilgisayarlara kadar, dünya ölçeğini olabildiğince küçültmekle ilgili.

Nanobilgisayar Nedir?

Adından da anlaşılacağı gibi, nano bilgi işlem, gerçekten küçük olan bilgi işlem süreçleri ve cihazları ifade eder. Bir mikrometreden daha küçük bilgisayarlar tarafından verilerin manipülasyonunu, işlenmesini ve temsilini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Nanobilgisayar cihazları, 100 nanometre ve daha kısa uzunlukta yarı iletken transistörlerden yapılmıştır.

Hadi parçalayalım. Nano bilgi işlem iki kelimeye ayrılabilir: "nano" ve "bilgi işlem". Bilgi işlem, verileri işlemek ve algoritmik işlemleri gerçekleştirmek için bir bilgisayarın (donanım veya yazılım) kullanılmasıdır. Nano, nanometre kelimesinden gelmektedir. Santimetre ve metre gibi nanometre de bir uzunluk ölçü birimidir ve metrenin milyarda biridir.

Nanometre Ne Kadar Küçük?

Bir nanometrenin metrenin milyarda biri olduğunu söylemek, kavramanız için çok soyut olabilir. Böylece, onu günlük dünyayla ilişkilendirmeye karar verdik.

• Bir insan DNA ipliğinin çapı 2.5 nanometredir.
• Bir yaprak kağıt yaklaşık 100.000 nanometre kalınlığındadır.
• Bir inçte 25.400.000 nanometre var
• Bir nanometre, tırnağınızın bir saniyede büyüdüğü kadar uzundur.
• Tek bir altın atomunun çapı yaklaşık bir nanometrenin üçte biri kadardır.
• Karşılaştırmalı bir ölçekte, bir bilyenin çapı bir nanometre olsaydı, o zaman Dünya'nın çapı yaklaşık bir metre olurdu.
• Bir insan saçı yaklaşık 75 mikron (kısaltılmış 75μm) veya 75.000nm (nanometre) çapındadır.

Nanoteknoloji ve Nanobilgisayarlar

Nanoteknoloji, sistemler, yapılar ve cihazlar üretmek için atomlar ve moleküller gibi son derece küçük şeylerin kullanılmasıdır. Boyutları bir ila yüz nanometre arasında olan maddenin (bilim ve mühendislik) çalışmasını içerir.

Nanobilgisayar, yalnızca mikroskop yardımıyla görülebilen çok küçük devrelere sahip bir bilgisayardır. Mevcut cihazlarımız, yüz nanometrenin altındaki yarı iletkenlerden yapılmıştır. Nano bilgisayarlar, verileri kuantum noktalarında veya dönüşlerde depolayarak çalışır.

Nanobilgisayar Nelerden Yapılır?

Çoğu bilgisayar gibi, nano bilgisayarlar da bilgisayar çiplerinden yapılmıştır ve tek fark, bildiğiniz mikroçiplerden çok daha küçük olmalarıdır. Bilgisayar çipleri, silikon adı verilen bir yarı iletkenden yapılır.

Yıllar geçtikçe ve daha da küçük cihazlar yaratma arayışı büyüdükçe, giderek daha fazla transistör silikona tıkılıyor. Modern işlemciler, ince bakır tellerle birbirine bağlı milyarlarca transistör içerir. Her transistör, bir açma/kapama anahtarı görevi görür, bilgi gönderir, alır ve işler ve çip üzerinden akımı kontrol eder.

İlişkili: CPU Nedir ve Ne İşe Yarar?

Nanobilgisayarın Avantajları

Nano bilgi işlem, yüz nanometreden daha küçük olana kadar on veya yüz birim küçültülmüş cihazlar tarafından gerçekleştirilen bilgi işlem süreçleri anlamına gelir. Bu ölçek küçültme, devre işlevselliğini katlanarak on bin kata kadar artırır.

Bu aynı zamanda cihazın bilgi işlem gücünün bir milyon kat artması anlamına geliyor. Bu, güç tüketiminin azalmasına ve daha uzun pil ömrüne yol açar. Devreleri soğutmak için daha küçük kutular ve fanlar yapmak da gereksiz olacaktır.

Nanobilgisayarlar ayrıca diğer mikrobilgisayarlardan önemli ölçüde daha hızlıdır ve diğer bilgisayarların yapamayacağı hesaplamaları yapabilir. Küçültülmüş boyutları, daha küçük, daha hafif ve kolayca taşınabilir olduklarından ek bir avantajdır. Ayrıca gürültüye ve diğer rahatsızlıklara karşı bağışıktırlar.

Nanobilgisayarın Dezavantajları

Nanobilgisayarın birçok avantajı olmasına rağmen, dezavantajları da vardır. Nanoteknoloji temelinde çalışan cihazlar yapmak çok pahalı ve zordur. Cihazları mikroskobik boyuta küçültmek, yalnızca büyük miktarlardaki fonlarla karşılanabilecek bir düzeyde teknik ve uzmanlık gerektirir.

Nano bilgi işlem ayrıca mevcut ekonomi için bir tehdit oluşturuyor. Nanoteknolojinin ortaya çıkışı, diğer birçok yeni teknoloji gibi, birçok ekonomik alanda önemli bir değişime neden olmaktadır. İlk başta nanobilgisayarlar pahalı, lüks ve satın alınamaz olacaklardı, ancak zamanla daha popüler ve sıradan hale geleceklerdi. Bu, pazarı büyük ölçüde etkileyecektir, çünkü uyum sağlamayan veya gelişmeyen teknolojiler ve şirketler işsiz kalacaktır. Bu da iş kaybına neden olabilir.

Nanobilgisayarın mikroskobik doğası, neredeyse algılanamaz oldukları için bir dezavantaj olacaktır. Nanobilgisayarlar ayrıca mikroskobik kayıt cihazlarına dönüştürülebilir ve herhangi bir tespit olmaksızın insanların mahremiyetini gizlice kaydedebilir ve ihlal edebilir.

Nanobilgisayar Uygulamaları

Nano bilgi işlemin avantajları, onu farklı alanlarda ve süreçlerde faydalı kılar. Daha hızlı bilgi işlem süreçleri, makine öğrenimi ve yapay zeka geliştirmede, hava durumu modellerini tahmin etmede ve görüntülerdeki karmaşık figürleri tanımada artırılmış bir doğruluk düzeyi sağlar.

Nano hesaplamanın şu anda sahip olduğumuz iki ana uygulaması, DNA nano hesaplama ve kuantum hesaplamadır.

DNA Nanobilgisayar

Nano bilgi işlem, bilgi işlem süreçleri yapmak için nano ölçekli yapıların kullanılmasını içerir. Nanobilgisayarlar üretmek için protein ve DNA (deoksiribonükleik asit) gibi nano ölçekli yapılar kullanılabilir.

DNA hesaplama, silikon çipleri kullanan geleneksel elektronik hesaplama yerine, hesaplama işlemlerini gerçekleştirmek için DNA, moleküler biyoloji donanımı ve biyokimyanın kullanılmasını içerir. DNA'daki bilgi, dört karakterli bir genetik alfabe (A [adenin], G [guanin], C) kullanılarak temsil edilir. [sitozin] ve T [timin]), geleneksel elektronik tarafından kullanılan ikili sayılar (1 ve 0) yerine bilgisayarlar.

Ayrı ve sıralı olmayan görevlere uygulandığında, DNA nanobilgisayar gelenekselden daha iyidir. Elektronik bilgisayar, bellekte daha büyük miktarda veri depolayabildiği ve birden fazla işlemi aynı anda gerçekleştirebildiği için bir Zamanlar. DNA nanobilgisayarları elektronik muadillerinden çok daha hızlıdır.

DNA nanocomputing tıpta uygulanmaktadır kan dolaşımına ilaç dağıtımını kontrol etmek ve bir kişinin bağışıklık sistemindeki antikorları tespit etmek.

Kuantum hesaplama

DNA nano hesaplama gibi, hesaplama işlemlerini gerçekleştirmek için geleneksel silikon çipleri kullanmak yerine kuantum bitleri veya kübitler kullanılır. Bir kuantum biti (qubit), kuantum bilgisinin temel bir birimidir. Klasik bitin kuantum versiyonudur, ancak biraz daha büyük bilgileri depolayabilir.

Kuantum hesaplama, hesaplama süreçlerinin büyük ölçüde kuantum teorisinin ilkelerine, yani enerjinin atomik ve atom altı seviyelerdeki davranışına bağlı olduğu bir işlemdir. Bilgisayarlar bilgiyi kodlamak için 1'leri ve 0'ları kullanırken, kuantum hesaplama, aynı anda birden fazla durumda (1 ve 0 olarak) var olabilen kübitleri kullanır.

kuantum bilgisayarlar geleneksel bilgisayardan son derece hızlıdır. Kuantum hesaplama, makine öğrenimini geliştirmek, ilaç yanıtını simüle etmek, nakliye lojistiğini ve finansal modelleri geliştirmek ve büyük miktarda veriyi yüksek hızlarda işlemek için kullanılabilir.

Nanobilgisayar ve Gelecek

Nanobilgisayar, bilgi işlem sistemlerini ve yapılarını birkaç nanometreye küçültmeyi içeren bir nanoteknoloji dalıdır. Radikal nanobilgisayar teknolojisinin ticari olarak ulaşılabilir hale gelmesi birkaç on yıl alsa da, nanobilgisayar bilgisayarların çalışma ve inşa edilme biçiminde devrim yaratacak.

Son Çip Kıtlığı Akıllı Ev Endüstrisi için Ne Anlama Geliyor?

Son zamanlarda yaşanan kıtlığın büyüyen akıllı ev endüstrisini nasıl etkileyebileceğine daha yakından bakıyoruz.

Sonrakini Oku

Yazar hakkında