Čtvrtek 28. ledna 2021, svátek má Otýlie
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Čtvrtek 28. ledna 2021 Otýlie

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.

  • Nejčtenější

Mluvit o 30 % úmrtí na covid nedává smysl. Realita je horší než statistiky

Česká republika je na čele evropských statistik úmrtí v souvislosti s covid-19. Ministr zdravotnictví se to pokusil...

Čest, talent i služba Hitlerovi. Nejlepší tankista války byl z Jesenicka

Během druhé světové války vznikla po vzoru leteckých es nová kasta es tankových. Patrně nejlepším tankistou 2. světové...

Pro stíhačku balonem. Jak se Západ snažil získat MiG-15 z Československa

Počátkem 50. let se uskutečnily na Západě pozoruhodné skryté operace na získání nového sovětského proudového stíhacího...

Neznalost i naivita. Deset způsobů, jak můžete přijít o všechny bitcoiny

Premium Kryptoměny jako bitcoin nabízejí úplně nový druh financí. S tím se pojí i nové podvody, průšvihy a problémy, které...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

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

Chce to vůbec někdo? Hlasujte nad podivnými vychytávkami z CESu

Některé zapadnou v zapomnění, z jiných bude hit. Na veletrhu CES se tradičně setkávají obě kategorie, zrno od plev pak...

Veganství a vegetariánství je na vzestupu a je to dobře, říká lékař Jan Gojda

Premium Lékaři bývají obvykle k dietám všeho druhů skeptičtí. Nejinak tomu bylo v případě vegetariánství a veganství. Výhradně...

Malý stěhovák pro rodinu. Měřili jsme, který kombík je ten nejlepší

Premium Ve velkém testu jsme srovnali tři kompaktní kombíky, které mohou být alternativou populární octavie. Navíc nejsou tak...

Můžete skoro všechno, nemusíte nic. Jak probíhají swingers party v Česku

Premium Swingers kluby, tedy místa neřesti, kde si páry mezi sebou střídají partnery a užívají si i těch nejdivočejších...

  • Další z rubriky

STO OBJEVŮ: Za čočky je celý slabozraký svět vděčný českému vědci

Seriál Taková malá, průhledná pecička. Takřka nic. A přece přinesla velkou oční revoluci. Měkké kontaktní čočky vynalezl český...

Jednodávková covidová vakcína má dobré výsledky, ale výroba se zdrží

Společnost Johnson & Johnson vydala povzbudivé výsledky prvních fází zkoušek své vakcíny proti viru SARS-CoV-2....

STO OBJEVŮ: Spor o ruchadlo se táhl roky. I kvůli naivitě vynálezců

Seriál Nástroj, který přinesl revoluci v zemědělství, vymysleli bratranci Veverkové, o tom už dnes není sporu. Zastánci jejich...

Aligátor na héliu, nůž z exkrementů. Ohlédnutí za nevážnými „nobelovkami“

Nejprve rozesmát a pak se kriticky zamyslet. K tomuto mottu se již od roku 1991 hlásí Ig Nobelovy ceny, nevážná variace...

Nechce se vám dnes vařit? Hotové polévky SALVEST Prestó jsou ideální alternativou
Nechce se vám dnes vařit? Hotové polévky SALVEST Prestó jsou ideální alternativou

S kolegyněmi v redakci jsme měly možnost vyzkoušet polévky Prestó, které jsou opravdu rychlé na přípravu a usnadní vám přemýšlení nad tím, co...

Po dlouhé nemoci zemřela herečka Hana Maciuchová, bylo jí 75 let

Po dlouhé, těžké nemoci zemřela v úterý v Olomouci herečka Hana Maciuchová. Bylo jí 75 let. „Rozloučení bude pouze v...

Dara Rolins je po další plastice nosu. Mnozí fanoušci ji nepoznávají

Dara Rolins (48) se netají svým kladným vztahem k nejrůznějším kosmetickým úpravám. Ke zvětšení prsou a pravidelným...

Mamograf nádor neodhalil. Nechala jsem si vzít obě prsa, říká Kuklová

Michaela Kuklová prožívala před časem těžké chvíle. Po složité diagnostice karcinomu prsu, kdy sama cítila, že je něco...

Lucka je mou oporou. Ze synů hokejisté nejspíš nebudou, míní Plekanec

Tomáš Plekanec (38) a Lucie Šafářová (33) promluvili o sportovním nadání dcery Leontýnky i o plánované svatbě. Bývalý...

Jsem řidičem autobusu pražské MHD, lidé mě nepoznávají, říká Václav Kopta

Václav Kopta se v době šíření koronaviru stal řidičem autobusu v pražské MHD. Herec tvrdí, že si tím splnil dávný...