Процессор, который нельзя сжечь. Физики собрали компьютер из стали для работы при высокой радиации и без электричества

Пока весь рынок гонится за всё более компактными чипами и всё более быстрой зарядкой, американские исследователи решили пойти в противоположную сторону и собрали вычислительную систему из пружин и стальных деталей. Без микросхем, без батареи и без внешнего питания. Вместо электричества здесь работает механика: натяжение, смещение, упругость и способность материала сохранять след от прошлой деформации.

Идея выросла из довольно простого наблюдения. В повседневной жизни многие материалы в каком-то смысле «помнят» то, что с ними происходило раньше. Резина после сжатия или растяжения хранит след прежней нагрузки. Исследователи решили проверить, можно ли использовать такую физическую память не только для фиксации движения, но и для обработки информации.

Вместо привычной электроники команда собрала три механические системы из стальных стержней и пружин. Каждая выполняет отдельную вычислительную задачу. Одна работает как счётчик физических рывков. Другая играет роль логического элемента и различает чётное и нечётное число входных воздействий. Третья действует как своего рода механический индикатор силы и сохраняет память о приложенной нагрузке. Вместе эти устройства показывают, что простые вычисления и хранение состояния можно реализовать не через электрические сигналы, а через движение и внутренние свойства конструкции.

Смысл работы не в том, чтобы заменить современные процессоры пружинными машинами в ноутбуках или смартфонах. Здесь важнее другой вывод: вычисление не обязательно требует кремниевого чипа. Если у материала есть собственная память о прошлых воздействиях, её можно превратить в рабочий механизм, который не только чувствует изменение среды, но и как-то на него реагирует.

Обычная электроника плохо переносит экстремальные условия. Чипы выходят из строя при сильном нагреве, высоком уровне радиации или в агрессивной химической среде. Механические вычислительные системы в таких условиях могут оказаться живучее, потому что у них нет ни батареи, ни тонкой электронной начинки, которую легко повредить.

Исследователи приводят вполне прикладные примеры. В перспективе на таких принципах можно создать протез, который чувствует давление и реагирует на него без аккумулятора. Другой вариант - датчик внутри реактивного двигателя, который отслеживает износ за счёт одной только вибрации самой установки. Иными словами, речь идёт о деталях, которые не просто стоят внутри механизма, а сами становятся его чувствующей и реагирующей частью.

Авторы связывают работу с более широкой темой так называемых умных материалов. Под этим обычно понимают материалы, которые могут ощущать изменения вокруг, принимать простое решение и отвечать на него действием. Новая система пока делает лишь очень базовые преимущества, но показывает, что путь к умным конструкциям может идти не только через электронику, но и через механику.

До практического применения ещё далеко. Сейчас команда пытается понять, как масштабировать такие системы и где у них предел. Студенты под руководством ученых-авторов уже изучают, как несколько роторов влияют друг на друга и можно ли из отдельных механических элементов собрать более сложные сети. Следующий шаг как раз в этом: превратить набор простых деталей в составные машины, где механическая память и движение будут работать уже не поодиночке, а как связанная вычислительная система.