当我们想到计算机时,我们几乎总是想到依靠电力运行的现代计算机。但电力并不是所有计算机的驱动力。北卡罗来纳州立大学的研究人员不使用晶体管和电力,而是开发了一种利用剪纸艺术的计算机。剪纸艺术结合了折纸和裁剪,用于创建和控制3D形状。可以操纵剪纸计算机来表示多种状态,包括1和0,就像我们今天PC和手机背后的所有计算架构一样。然而,研究还证明,立方体可用于表示2、3或4个状态,并定义5状态计算机。
Kirigami计算机有64个相互连接的立方体,每个立方体的宽度和高度只有1厘米。立方体的排列方式使其几何形状代表数据。操纵(或编辑)数据是通过上下推动立方体来完成的,这会改变连接的立方体的几何形状。64立方体计算机可以独立使用,也可以连接到其他64立方体Kirigami计算机以增加复杂性,从而提高系统的存储(数据)容量。
顾名思义,Kirigami计算机的灵感来自同名的日本艺术。对于那些不熟悉Kirigami的人来说,Kirigami是一种日本折纸艺术形式,允许创作者构建3D纸结构,这些结构从创作所用的纸张中伸出。如果你曾经打开过一本带有3D物体的立体书或卡片,那就是Kirigami。
每个立方体都通过薄薄的弹性胶带与另一个立方体相连。当用户编辑数据时,他们必须拉动立方体结构本身的边缘,从而拉动弹性胶带并导致他们改变每个立方体的位置(向上或向下)。释放结构会将立方体锁定在原位-几乎就像保存Word文档或将文件锁定为“只读”状态一样。
北卡罗莱纳州立大学副教授尹洁表示,Kirigami计算机的目标是开发一种稳定的机械系统来存储数据。Kirigami计算机的主要重点是二进制计算功能。不过,她表示,未来可能会实现更复杂的计算,Kirigami计算机有可能发展成为一台五态计算机,可以表示0、1、2、3或4个状态(而不仅仅是二进制状态)。
剪纸计算机的复杂性几乎是无穷无尽的。尹杰谈到了使用剪纸计算机运行各种互不相关的功能的想法,例如数据加密和触觉通信。从某种角度来看,尹杰说,一个只有9个功能单元的简单剪纸元结构有超过362,000种可能的配置。现在,加上计算机的全部64个立方体,可能的配置数量将呈指数级增长。
Kirigami计算机的最大优点在于,它据称不受电子计算机易受的漏洞影响,例如EMP和远程黑客攻击。它也不消耗任何电力,至少在目前的情况下是这样,这将提高其性价比,并使其几乎无需维护。然而,当它集成到设备中时,效果如何还有待观察。如果Kirigami计算机能够完成研究阶段,它可以用来替代现代电子计算机执行某些任务,例如将数据存储为政府、银行和企业的备份机器,以对抗计算机病毒、盗窃和其他安全漏洞。