اقتصاد دانش بنیان

آیا می‌توان پردازنده‌هایی طراحی کرد که با گرما کار کنند؟

يکي از بزرگ‌ترين مشکلات رايانه‌ها که به زمان ابداع اولين نسخه‌هاي آن‌‌ها باز مي‌گردد، يافتن راه‌هايي است که آن‌ها را خنک نگه دارد و از بيش از حد گرم شدن آن‌ها و از ايجاد اختلالات پردازشي جلوگيري کند. به جاي مبارزه با اين گرما، دو محقق در دانشگاه نبراسکا - لينکلن به استقبال اين پديده رفته‌اند و از آن به عنوان منبع انرژي که مي‌تواند پردازش را در دماهاي بالا ممکن سازد، استفاده مي‌کنند. دکتر سيدي ندائو، استاديار مهندسي مواد و مکانيک، مي‌گويد که نتايج پژوهش‌هاي او و تيمش از اين پرسش شروع شد که چگونه مي‌توان به صورت بهتري کامپيوترها را خنک ساخت. نتيجه مطالعات انجام شده به توسعه ابزار نانو - گرمايي يا ديود گرمايي منتهي شد. او شرح مي‌دهد: «اگر به اين موضوع فکر کنيد، هر کاري که با الکتريسيته انجام مي‌دهيد، بايد قادر باشيد همان‌کار را با گرما هم انجام دهيد، زيرا اين دو در بسياري از جهات به يکديگر شباهت دارند. در واقع و در اساس هر دو حامل‌هاي انرژي هستند. اگر بتوانيد گرما را کنترل کنيد، مي‌توانيد از آن براي پردازش هم بهره ببريد و از مشکل گرماي بيش از حد جلوگيري کنيد.»

کاربردها

در مقاله‌اي که حاصل پژوهش‌هاي دکتر ندائو و همکارانش است و در مجله Scientific Reports به چاپ رسيده، آن‌ها نشان دادند که چگونه وسيله ابداعي آن‌ها با دماي بالا کار مي‌کند و به دماي 630 درجه فارنهايت مي‌رسد. به گفته تيم تحقيقاتي، به نظر مي‌رسد آنچه آن‌ها ساخته‌اند بتواند تا دماي 1300 درجه فارنهايت را تحمل کند؛ دمايي که در بسياري از صنايع مهم کاربردهاي گوناگون دارد. دکتر ندائو مي‌گويد: «آنچه ما مي‌سازيم، در واقع يک رايانه گرمايي است. از اين ابزار مي‌توان در مطالعات فضايي و اکتشافات خارج از جو زمين يا پژوهش‌ها در زمينه هسته زمين و اکتشافات منابع نفتي بهره برد. با اين فناوري جديد مي‌توان محاسبات و پردازش داده را به صورت همزمان (Real time) در مکان‌هايي که تاکنون امکان آن وجود نداشته، انجام داد. به لطف استفاده از منابع انرژي که تاکنون به آن کم توجهي شده و در نظر گرفته نشده است، ديود گرمايي به جلوگيري از اتلاف انرژي کمک معناداري مي‌کند.»  گفته مي‌شود تقريبا 60 درصد انرژي توليد شده در ايالات متحده امريکا به صورت گرما به هدر مي‌رود. اگر بتوان اين گرما را کنترل کرد و از آن براي توليد انرژي در چنين ابزاري بهره برد، به ميزان قابل توجهي در مصرف انرژي و هزينه توليد آن صرفه‌جويي صورت مي‌گيرد.

قدم‌هاي بعدي

قدم بعدي در انجام اين سري پژوهش‌ها، ايجاد کارايي بالاتر آن‌ها و ساخت کامپيوتر فيزيکي است که بتواند در بالاترين دماهاي ممکن کار کند. هنوز کارهايي وجود دارند که براي بهبود ديود و عملکرد آن بايد صورت گيرند. اگر بتوان به عملکرد بالا دست يافت و نشان داد که مي‌توان پردازش‌ها و اجراي سيستم منطقي را به صورت آزمايشي عملياتي کرد، آن‌گاه ما اثباتي براي اين طرح مفهومي در اختيار داريم. در آن زمان مي‌توان به کاربردهاي آينده اين فناوري جديد انديشيد. دکتر ندائو طرح‌هاي بلند پروازانه‌اي براي ادامه پژوهش در نظر دارد. او مي‌گويد: «ما قصد داريم اولين کامپيوتر گرمايي جهان را بسازيم. به‌زودي از اين رايانه نسل جديد براي حل رموز پنهان در فضا و آنچه در هسته زمين آماده کشف شدن است، بهره‌گيري خواهيم کرد و از اتلاف حجم قابل توجهي انرژي و هزينه جلوگيري مي‌کنيم. به اين ترتيب با مصرف کمتر سوخت به زمين و اتمسفر هم کمک خواهيم کرد.»