Úterý 29. listopadu 2022, svátek má Zina
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Úterý 29. listopadu 2022 Zina

Vědci sestavili revoluční počítač z uhlíku. Zatím neumí skoro nic

V Kalifornii vznikl unikátní počítač. Je vytvořen z mikroskopických uhlíkových trubiček, které by mohly být základem úplně nové generace o mnoho výkonnějších výpočetních strojů. První exemplář ovšem v mnohém vypadá jako vykopávka z dřevních dob počítačových technologií.

Pohled na uhlíkové tranzistory prvního počítače z tohoto prvku, který tvoří základní stavební kámen i živých organismů. | foto: Norbert von der Groeben

Skromný začátek nové počítačové éry, nebo jen slepá ulička? Skupina vědců ze Stanfordovy univerzity představila v časopise Nature počítač vytvořený z materiálu z uhlíku (práce je po zaplacení dostupná zde). Mohl by otevřít cestu k podstatně výkonnějším a úspornějším výpočetním strojů v době, kdy křemíkové technologii na pohled začíná docházet dech.

Možných výhod uhlíkových počítačů je řada. Mohou být teoreticky o řád (tj. nejméně desetkrát) rychlejší než jejich křemíkoví bratranci a spotřebovávat méně energie. Byl by to výrazný posun v počítačových technologiích s dopady, které si dnes nedokážeme ani pořádně představit. Zatím jsme se ovšem k této revoluci posouvali hodně pomalu.

Jak zabavit dvě generace studentů

Základem nového počítače jsou tzv. uhlíkové nanotrubičky (Wikipedie zde). To jsou v podstatě malé válečky, tvořené někdy jen jedinou vrstvou uhlíkových atomů. Mají mikroskopické rozměry, délku obvykle v miliontinách metru, průměr v miliardtinách, ale rozpětí jejich velikostí je poměrně velké.

Základní součástky pro stavbu počítačů, tedy tranzistory, byly z uhlíkových nanotrubiček vytvořeny před celými 15 lety, už v roce 1998. Tehdy se mnohým zdálo, že nová rodina počítačů je prakticky za dveřmi. Ale nanotrubičky se nejen těžko vyrábějí, ale špatně se s nimi i zachází. Dopravit tyto mikroskopické částečky na určené místo je velmi obtížné. Navíc se mohou například snadno "vysmýknout" ze svého místa a zkratovat okruh, ve kterém mají fungovat.

Nyní představený úspěch skupiny vedené Philipem Wongem a Subhasishem Mitrou ze Stanfordovy univerzity problémy s prací s nanotrubičkami do jisté míry obchází. Počítač je vlastně nápaditá ukázka toho, jak s uhlíkovými nanotrubičkami pracovat jednoduše, říká Otakar Frank z Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského.

Uhlíkový počítač na kolorovaném a upraveném snímku z elektronového mikroskopu.

"Autoři použili pro každý tranzistor 10 až 200 nanotrubiček. Vlastně všechny postupy, které využili, už jsou známé, oni je 'jen' zkombinovali a vytvořili funkční počítač, který je navíc možno zvětšovat a provozovat s celkem běžně dostupnými technologiemi," vysvětluje český vědec.

Zvolený postup vychází do značné míry z dnes používaných metod výroby počítačů (např. litografie). Ani tak to nešlo snadno (ono vytvořit počítač doslova od základu není žádná hračka). "Strávili jsme s tím ohromné množství času. Vlastně na tom pracovaly dvě generace studentů," řekl Philip Wong pro New York Times.

Strojek na odečítání

Výsledek není zrovna velkolepý. Je to jen jednoduchý přístroj s necelými dvěma stovkami tranzistorů z uhlíkových nanotrubiček Je to také pouze jednobitový počítač (zjednodušeně řečeno "vyplivne" najednou jen jednu jedničku nebo nulu). Doma dnes používáte buď 32bitové, nebo 64bitové stroje. 

Funkce počítače v tuto chvíli nejsou nijak složité. Provádí jednoduchý odečet jedné hodnoty od druhé a výsledek pak uloží do paměti. Na pohled to není mnoho, ale počítače v podstatě nic jiného nepotřebují. V tomto konkrétním příkladě by však počítání jakéhokoliv složitějšího výpočtu trvalo opravdu dlouho. Konkurenceschopný by byl, kdyby vznikl zhruba v roce 1955, napsal k němu v komentáři v časopisu Nature Franz Kreupel z univerzity v Mnichově. (Je to o to případnější, že využívá jen prvky s PMOS logikou, která se v počítačích používala jen zhruba do 70. let, V tomto případě byla zvolena proto, aby byla výroba jednoduší a nebylo tolik zmetků.)

I když je tedy první uhlíkový počítač o mnoho řádu slabší než mobilní telefony, určitě má svůj smysl. Nejen vědecký, ale i symbolický: "Už dlouho se mluví o tom, že nanotechnologie postavené na uhlíku mohou, budou, dokážou ..., ale z valné většiny šlo právě o ty vypiplané jednotlivé laboratorní tranzistory, které mají do praxe hodně daleko", říká Otakar Frank.

Neznamená to, že by měly uhlíkové počítače náhle vyhráno. Počítač ze Stanfordovy univerzity totiž zatím nenabízí přímou cestou k nějaké výrobě dokonalejších strojů. "Otázkou totiž je, zda právě tento technologicky jednoduchý a s prominutím 'blbuvzdorný' proces vůbec již v principu umožňuje zmenšení na stávající křemíkovou úroveň," říká Otakar Frank. Jistota tedy není, ale alespoň je tu konečně hmatatelná naděje.

Oprava: Článek původně mylně uváděl, že počítač používá technologii výroby integrovaných obvodů známou jako CMOS, ve skutečnosti je v něm použita starší technologii PMOS. Ta má řadu nevýhod, ale počet výrobních kroků je nižší a proto je nižší i chybovost ve výrobě. Za chybu se omlouváme.

  • Nejčtenější

Chřestýši pro Ukrajinu. Protiletadlový systém vznikal původně pro JAR

Ukrajinu podporuje dodávkami zbraní celá řada zemí. V pondělí 20. listopadu oznámil francouzský ministr obrany...

Kosmická loď Orion dorazila k Měsíci, příště již poletí s lidmi

Po pěti dnech dosáhla kosmická loď Orion jednoho ze svých cílů, když se přiblížila na 130 kilometrů k Měsíci. Přirozené...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Zlaté, šedé i modré fajfky. Musk chystá pro Twitter „bolestivý“ systém účtů

Nový majitel sociální sítě Twitter zveřejnil novinky v systému ověřených účtů. Nově se mají dělit na několik kategorií....

První srážka proudového dopravního letadla přinesla do té doby nejvíce obětí

Premium Na začátku 60. let byly do provozu zavedeny proudové dopravní letouny první generace. Generační a výkonnostní skok...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Letci císaře pána jako první potopili ponorku, a nikoho při tom nezabili

Přestože rakousko-uherská monarchie disponovala v porovnání s jinými mocnostmi relativně malými počty letadel a potažmo...

Cítím hořkost. Bývalý šéf mordparty poprvé promluvil o svém odchodu

Premium Nejznámější český kriminalista Josef Mareš sloužil u policie téměř třicet let, stál za objasněním řady vražd a...

Jím jednou denně a často mi stačí spát jen čtyři hodiny, říká kardiolog Neužil

Premium Mluví rychle, a i když sedí, máte pocit, že je v neustálém pohybu. Jinak by nejspíš nemohl stihnout to, co dělá. Petr...

Poté, co se vyrojil Řezník, jsme v podstatě mainstream, říkají Morčata na útěku

Premium Místo ženy se v hitu od Mandrage hledá děda a ve známé písni Richarda Müllera o tom, že kvůli poruše výtahu musí jít...

„Přečetl“ neandrtálce i dávné předky v nás. Nobelovu cenu má evoluční genetik

Ve švédském Stockholmu začalo v pondělí letošní udělování Nobelových cen. Jako první byla vyhlášena cena za fyziologii...

Jak přišli dinosauři ke svému pojmenování a proč to trvalo tak dlouho

Když byl v únoru roku 1824 formálně popsán první druhohorní „neptačí“ dinosaurus, jímž se stal jurský teropod...

Tyranosaurus znovu překvapil, podle nových výpočtů mohl být větší a těžší

I když se nám zdá, že o dinosaurech a jejich nekorunovaném králi tyranosaurovi toho víme poměrně hodně, není tomu tak....

Nobelovu cena jde vědcům za stavbu molekul jako lego pomocí „click“ chemie

Nobelovu cenu za chemii pro rok 2022 dostanou Američanka Carolyn R. Bertozziová, Dán Morten Meldal a Američan K. Barry...

Toys and Stories: Děti z redakce otestovaly půjčené hračky
Toys and Stories: Děti z redakce otestovaly půjčené hračky

Také se vám stává, že vaše děti si hromadí hračky, se kterými si vůbec nehrají? Možná je čas to změnit. Naše rodiny otestovaly první on-line...

Přemýšlím o sebevraždě, říká Obermaierová kvůli plynu a drahým energiím

Herečka Jaroslava Obermaierová (76) prozradila, že má strach z drahých energií a nedostatku plynu. Kvůli tomu dokonce...

Vsadil na neobvyklý nápad, už má 35 zaměstnanců a rostou i do světa

Lukáš Legát začal podnikat před devíti lety. Z původně garážové firmy je dnes společnost s pětatřiceti zaměstnanci,...

Ivan Trojan si s manželkou vypořádal majetek, bulvár spekuluje o rozvodu

Ivan Trojan (58) a Klára Pollertová-Trojanová (51) si v září podle veřejně dostupných dokumentů vypořádali společný...

Raketa byla Ukrajince, nebo Rusa? rýmuje Nohavica na kanálu Bobošíkové

Problematiku rakety dopadlé na polské území zpracoval ve své nové písni Jaromír Nohavica. „Ta raketa byla Ukrajince,...

Metro v plamenech. Londýnská tragédie odhalila nový fyzikální jev

Metro patří k nejbezpečnějším dopravním prostředkům na světě. Přesto ani jemu se nevyhnou nehody s desítkami mrtvých....