Računala budućnosti

U početku bijaše tehnologija...

Svjedoci smo ubrzanog razvoja računalne tehnologije posebice danas na početku 21. st.  Računala se „nabrijavaju“ gigahercima, terabajtima, ogromnim LCD zaslonima, naprednim digitalnim tehnologijama zapakiranim u atraktivna i privlačna pakiranja kako bi i svojim izgledom pored performansa privukli krajnje kupce. No postavlja se pitanje dali se je što bitno promijenilo unazad 30-tak godina kada se je pojavio prvi komercijalni IBM-XP PC? Osobni stav autora teksta je jedno veliko ništa! Izuzev sitnih kozmetičkih zahvata računala su i dalje ostala binarni strojevi koja funkcioniraju kombinacijom nula i jedinica a izrađena su prvenstveno od silicija kada govorimo o glavnim elementima kao što je računalni procesor, čipovi i slično.  30 godina postojanja jedne logike i smjera razvoja u računalnom svijetu je kao 300 godina u civilizacijskom smjeru. Krajnje je vrijeme da se dosadašnji model razvoja računala umirovi a prednost pridoda nekim novim tehnologijama koje su itekako prisutne u današnjem vremenu.  Izvori govore o šest alternativnih pravaca u kojima se kreću istraživanja u smjeru razvoja računala budućnosti – DNA, kvantni smjer, fotonski, kemijski, plastična i spin računala. Uglavnom neke od spomenutih tehnologija su objašnjene i opisane u nekim ranijim tekstovima specijaliziranih časopisa koje se bave tehnološkim istraživanjem kao i raznim znanstvenim TV kanalima kao Discovery, New Scientist i dr. Neke od najnovijih tehnologija bi nam mogle kazati u kojem će tehnološkom smjeru krenuti daljnji razvoj računala i dali ćemo takvim „futurističkim“ računalima moći dodijeliti neke druge funkcije koje današnja računala ne posjeduju. Možda će  vam se nakon ovog teksta Mr. Data i teleporter sa Enterpriesa  činiti sasvim obična stvar kao i vaš frižider koji sam naručuje namirnice kada ponestanu. Donosimo pregled nekoliko najvažnijih tehnoloških smjerova koja bi mogla biti osnova za razvoj računala neke nove generacije s mogućnostima kakva nam danas nisu poznata.

DNA (bimolekularna računala)

Kako znanstvenoj fantaziji nema kraja i zasigurno je jedna od glavnih „pokretača“ novih ideja, bimolekularna računala su u tom dijelu zasigurno pronašla svoje mjesto. Osnova funkcioniranja DNA računala su zasigurno biokemijski procesi. Osnova je da kroz razne kemikalije putuju informacije. Premda to zvuči kao epizoda iz „Incredible Hulk-a“ to je današnja stvarnosti . Još je 1994. godine profesor Leonard Adleman s jednog sveučilišta u Kaliforniji predstavio tadašnji koncept korištenja DNA  kao računalne baze s ciljem kreiranja „pametnih“  računalnih lijekova. Pitate se kakvi su to pametni lijekovi? Pametni lijekovi mogu „osjetiti“ u kakvom se biokemijskom okolišu nalaze, analizirati ga i u skladu s tim djelovati odnosno aktivirati onu molekulu ili više njih koje su prikladni lijek za biokemijski okoliš za bolest koju dotični okoliš stvara.  Od 1994 znanstvenici su napravili niz pokusa i eksperimenata kako bi ukazali na prednosti DNA tehnologije u računalnom smislu s ciljem sprečavanja  i liječenja najopakijih bolesti poput raka. Karakterizira ih spoj različitih enzima i nizova DNA, koji mogu detektirati znakove raka i tretirati točno određena mjesta koja su zahvaćena dotičnom bolešću. Iz sveg ovog je jasno da će DNA računala imati zasigurno veliku primjenu u medicini dok u zabavne svrhe biti će vrlo ograničena.

"Plastična" računala

Plastična računala?  Prvi April je prošao…plastična već jesu? Šalu na stranu, plastična računala itekako su jedna od tehnoloških razvoja budućnosti. Proizvodnja silicija današnjeg mikroprocesora  kao osnovni bazni element  je vrlo skupa i složena procedura. Zahtijeva posebne uvijete u posebno prilagođenim postrojenjima koja su itekako skupa. Mnoge današnje renomirane tvrtke ulažu goleme napore kako bi pronašle alternativni element koji će zamijeniti silicij. Dakako, jedan od tih elemenata jesu organski polimeri (u narodu zvana plastika), spojevi koji su otkriveni još 60-tih godina 20. Stoljeća a danas se koriste u nekim uređajima poput raznih ekrana i LE dioda (ledice). Britanska tvrtka Plastic Logic, najavila je da će sagraditi prvu tvornicu za proizvodnju plastičnih elektroničkih spojeva kao početak ere „plastičnih računala“. Ono što plastični polimer čini bitno različitim od silicija je to što polimeri imaju sporiji odziv od silicijskih spojeva što ih čini sporijim u odnosu na današnje silicijske komponente. Velika prednost je ta što elektronički polimeri mogu se tiskati poput časopisa. Samim time se otvaraju brojne druge napredne mogućnosti poput mogućnosti izrade velikih info elektroničkih panoa, elektroničkih novina, e-book čitača,..itd. Tehnologija „plastičnih računala“ će zasigurno otvoriti novi smjer prilikom izrade jeftinih jednokratnih računala dok za „ozbiljnije stvari“ prednost dajemo ipak drugim naprednim tehnologijama poput kvantnih računala, DNA i dr.

Kemijska računala

Zasigurno nema čitatelja koji nije čuo za Dextera i njegov laboratorij…pa tako nastaše kemijska računala…Predobro da bi bilo istinito :-). Kemijska računala spadaju u zasigurno u najradikalniju skupinu od svih tehnologija. Primjer je to nekonvencijalnog pristupa  gdje se podaci obrađuju kemijskim putem odnosno korištenjem koncentracija različitih kemikalija. Takva računala se nazivaju još i konformacijska računala. . U dotičnoj tehnologiji se koriste polimerske molekule koje mijenjaju oblik prema tipu podražaja kojemu su izložene, dok metabolička računala koriste reakcije slične onima koje nalazimo unutar žive stanice. Različiti eksperimenti dovode do vrlo zanimljivih pristupa i otkrića kao npr. reakcijsko-difuzna računala, koja koriste neku vrstu valova koji putuju kroz epruvetu ili kroz neki drugi spremnik ili pribor gdje je pohranjen kemijski spoj. Valovi prenose informacije, a stvaraju se tako što potiču različite kemijske reakcije unutar same kemikalije na različitim mjestima. U tom postupku dolazi do sudaranja valova i na taj način se procesuiraju informacije. Ovo je poprilično zbunjujuće ukoliko sve ovo nabrojano dovedete u suodnos s današnjim logikom kako rade računala i kako slijedi protok informacija i procesa. Ovaj postupak uglavnom buni informatičare ali ne i kemičare. Osnovna baza u praksi korištenja dotične tehnologije leži u korištenju tzv. gustog kemijskog gela koji je višestruko jeftiniji od silicija (premda puno sporiji) ali isto tako i pouzdaniji u ekstremnim situacijama (uvjetima). Premda je vjerojatno (još uvijek) vrlo udaljena od komercijalne primjene (pitanje je dali će ikada i ući u primjenu), tehnologija tzv. kemijskih računala je stvarnost od koje ne treba bježati niti izbjegavati jer zasigurno nudi izvrsna tehnološka rješenja za pojedine uređaje koji jesi ili će biti u primjeni.

Fotonska računala

Fotonska računala su još jedna od „čuda“ nove tehnologije koja bi se u budućnosti mogla masovnije primjenjivati i zamijeniti današnja računala na bazi silicija. Upravo iz tog razloga mnogi današnji znanstvenici vide fotonska računala kao budućnost. Računala kakva danas koristimo funkcioniraju po principu akumulacije ili kretanja elektrona. Elektroni se kreću malim sklopovima u čipovima a posljedica je izrazito grijanje. Što su čipovi manji i brži, to se više griju, čime su i manje efikasni. Tu u pomoć uskače određeni mikronski proizvodni proces ali to je već neka druga priča. Stan Williams iz HP-a tvrdi da su današnja računala neefikasna te da rasipaju energiju te je neracionalno koriste. Kao rješenje tog velikog problema vidi u nalaženju novog načina kretanja informacija u čipu što bi drastično smanjilo energetske gubitke. Kao jedno od rješenja nametnulo se korištenje čestica svjetla (fotona), umjesto elektrona za izmjenjivanje informacija. U konačnici to ne vodi do potpunog izbacivanja elektrona već će dotični biti zaduženi za vršenje računalnih operacija, a fotoni će izmjenjivati informacije potrebne za računanje. Ukratko to bi značilo da će elektroni računati, a fotoni će vršiti komunikaciju između procesa. Brojne su polemike oko kombiniranja elektrona i fotona no međutim, takav način i pristu je daleko vjerojatniji u skoroj budućnosti. Istraživanjem fotona i fotonskih elemenata u svrhu zamjene elektrona se bave uglavnom tvrtke i institucije poput NASA-e, HP-a te IBM-a što zasigurno garantira dobitnu kombinaciju i što skorije pojavljivanje komercijalnih čipova baziranih upravo na toj tehnologiji.

Spin around – Spin računala

Fotonska računala nisu jedino područje računala budućnosti u kojemu je IBM aktivan. Dobru perspektivu također vide i u tehnologiji spintronics, koja se temelji na korištenju spina, odnosno vrtnje čestica, svojstva koje konvencionalan elektronika ignorira. I ova tehnologija ima osnove u kvantnoj mehanici,  a sam spin, zbog svojih svojstava, ne može se jednostavno objasniti kružnim gibanjem, odnosno rotacijom čestice u okvirima klasične mehanike, pa samim time i pojam spin čestica ne treba prevoditi niti smatrati rotacijom iste.  Tehnologija spintronics koristi svojstva i kvantnih i fotonskih računala. Koristi principe kvantne mehanike kako bi ubrzala aklkulacije i protok informacija u čipu, ali i smanjila količinu energije potrebnu za obavljanje operacije. Koristeći spintronics, znanstvenici vjeruju da mogu otvoriti vrata korištenju gotovo neograničenog kapaciteta čipova i računala. IBM je već predstavio prototip spintronic uređaja, takozvanu racetrack memoriju, uređaj koji bi mogao povećati memorijski kapacitet preko 100 puta. Drugi znanstvenici rade na novom tipu tranzistora baziranim na spintronicu, koji za razliku od klasičnih tranzistora ne trebaju električnu struju za rad. Prema predviđanjima spintronics bi mogao komercijalno zaživjeti do 2020. godine.

Aleksandar Skendžić - VIDI autor