Čtvrtek 13. května 2021, svátek má Servác
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 13. května 2021 Servác

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.

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.

Fagradalsfjall online

Sledujte živě aktivní sopku na Islandu. Erupce začala po týdnech otřesů 19. března a zláště pak v noci nabízí fascinující podívanou.

  • Nejčtenější

Jak dopadne pandemie covidu? Zřejmě nejhůře jak mohla, přitom ne špatně

Virus SARS-CoV-2 napříč světem zřejmě zdomácní. Pravděpodobnost, že by se ho podařilo vytlačit a získat proti němu...

Po této očistě Windows si budete myslet, že máte nový PC

S jarem bývá pevně spjatý úklid všeho druhu. Zapomínat by se přitom nemělo ani na PC. Jak hardwarovou, tak softwarovou...

Mohutný protiletadlový systém Jenisej zastavila hmotnost, ale i Chruščov

Vývoj samohybných protiletadlových systémů vybavených radiolokátorem byl pro konstruktéry velkou výzvou. Některé...

Bez panzerfaustů by to měli pražští povstalci mnohem těžší

Nenahraditelnou zbraní Pražského povstání se stala pancéřová pěst. Bez této účinné pěchotní protitankové zbraně by byl...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Fanoušci retra pláčou. Z Windows zmizí ikonka CRT monitoru, změní se i koš

Na podzim plánuje Microsoft vydat novou podzimní edici Windows 10, která přinese další pokračování přechodu na nový...

Lékařské špičky v kauze obřích pojistných podvodů. Hrozí jim až 10 let

Premium Uznávaní doktoři „léčili“ neexistující zranění. V kauze tří stovek pojistných podvodů za 50 milionů korun je obžalováno...

Procházku vypnu, slibuje Rakić. Uznávaný sudí analyzuje: Dokázal by to, ale...

Premium Z Jiřího Procházky se mezi konkurenty polotěžké váhy UFC (93 kg) stává žádané zboží. O novou dvojku divize si hlasitě...

Nejproočkovanější země světa zavádí tvrdá opatření. Covid mají i očkovaní

Premium Na Seychelách vyskočil součet všech případů za více než rok pandemie v posledních třech dnech o třináctinu. Problém je...

  • Další z rubriky

STO OBJEVŮ: Jak nahradit slonovinu? Nastoupila doba plastová

Seriál Lidstvo prošlo érou kamennou, bronzovou i železnou, teď se zdá, že je tady doba plastová. Umělé hmoty začínají být...

Zvládli byste vyvenčit tyranosaura, nebo by vám utekl?

Vědci se o různých druzích dinosaurů snaží zjistit co nejvíce informací. Díky výpočetní technice a softwarovým...

STO OBJEVŮ: Zadej cíl cesty. Díky satelitu už nebloudíme s mapou v ruce

Seriál I když je mezi řidiči pořád dost staromilců, kteří nedají dopustit na papírovou mapu, satelitní navigace GPS se...

STO OBJEVŮ: Nafouknuté kolo udělalo z jízdy požitek

Seriál Do příběhů vynálezů občas zasáhnou nesrovnalosti ohledně autorství či patentů. Je to i případ pneumatiky plněné...

Bohuš Matuš se oženil v Krtkově světě. Vzal si o 30 let mladší Lucii

Bohuš Matuš (47) a Lucie Palkaninová (18) jsou manželé. Vzali se ve středu odpoledne v rodinném parku Krtkův svět v...

Havlové je po očkování špatně. Nerada jsem se podřídila celku, napsala

Dagmar Havlová (68) se fanouškům na sociálních sítích svěřila s tím, že jí momentálně není dobře. Po první dávce...

Udělal chybu, bude pykat, říká moderátorka Křížková o manželově trestu vězení

Modelka a moderátorka Lucie Křížková (36), rozená Váchová, se na Instagramu svěřila s překvapivou novinkou z osobního...

Dům sestavili na pozemku za den. Na 56 metrů čtverečních se vešlo vše

Jednašedesátka, tedy obytný dům s pořadovým číslem Freedomky No. 061, byl na pozemku sestaven, k překvapení sousedů,...

Televize NBC odmítá vysílat Zlaté glóby, Cruise kvůli porotě vrací trofeje

Americká televize NBC nebude příští rok vysílat slavnostní předávání Zlatých glóbů. Rozhodla se tak po vlně...