Nanokomputery dziś i w przyszłości

Dziś ludzkość dąży do optymalizacji, wygody i uproszczeń. Te dążenia skłaniają nas do tego, by przyglądając się wszystkiemu, co nas otacza, dostrzegać niedociągnięcia i wąskie gardła, a następnie je automatyzować i ulepszać.

Do takich niedociągnięć często można zaliczyć niewygodny kształt urządzenia lub jego rozmiar. W ten sposób udało nam się już zmniejszyć komputery, odchudzić ich wyświetlacze, a przy tym nie stracić na wydajności. Wydawałoby się, że mniejsze już być nie mogą — komputerom osobistym całkiem dobrze służy rozmiar kieszonkowy. Projekt stworzenia nanokomputerów jest jednak skierowany głównie do innego segmentu i już angażuje rządy Japonii, USA i UE, a także około pięćdziesięciu innych krajów, w tworzenie programów państwowych.

Różne kosztowne i długofalowe projekty tworzenia nanokomputerów mają na celu osiągnięcie częstotliwości pracy rzędu 100 GHz przy wydzielaniu zaledwie 3 mW ciepła. Nanoelektronika nie tylko zmieni obecne technologie informacyjne, ale też umożliwi zmniejszenie minimalnych dopuszczalnych rozmiarów komputera do poziomu subkomórkowego.

Pionierem w technologiach tworzenia nanostruktur jest litografia nanoskali, będąca w istocie następczynią litografii małoskalowej stosowanej obecnie do produkcji układów komputerowych.

Niezłe perspektywy ma również samoorganizacja chemiczna. Już w 1966 roku opublikowano pomysł samoreplikującej się struktury opartej na automacie komórkowym J. von Neumanna, ale dopiero teraz technologia dojrzała do praktycznej realizacji tej koncepcji.

System przewodzący takich komputerów wiąże się z poważnymi problemami, ale też otwiera ogromne możliwości.
Nanorurki, czyli zwinięte sześciokątne siatki z atomów węgla, są najtrwalszymi i najcieńszymi przewodnikami. Pozwalają całkowicie wyeliminować straty elektryczne, stwarzając przy tym nowy problem — wydzielanie dużej ilości ciepła. Do chłodzenia komputera o rozmiarach cząsteczki zaproponowano już takie rozwiązania, jak ciekły hel, wiązki przechłodzonych elektronów, a nawet przestrzeń kosmiczna o stałej temperaturze 3° K.



Na razie główne zastosowania dotyczą medycyny. Nanokomputery mają ułatwić analizę DNA. Chodzi przede wszystkim o odczytywanie kodu genomowego organizmów żywych. Obecnie procedurę tę przeprowadza się na najróżniejszych obiektach laboratoryjnych — od muszek owocówek i zwykłych pomidorów po organizmy ludzkie. Gdy DNA zostanie odczytane, naukowcy będą mogli zdobyć mnóstwo nowych informacji o tym, jak działają naturalne mechanizmy przechowywania i przekazywania danych.



Jeśli chodzi o komputer jako taki, jego nanowersja na razie nie istnieje, ponieważ stworzenie komputera o tak małych rozmiarach bez utraty funkcjonalności jest niezwykle trudnym zadaniem. Wymaga ogromnego wysiłku ludzkiego i olbrzymich nakładów finansowych. Prace nad zaprojektowaniem i stworzeniem takiego urządzenia już jednak trwają, choć postępują powoli. Jak dotąd udało się opracować jedynie nanotranzystory przeznaczone do nanokomputera, ale bez wątpienia to ważny krok ludzkości w stronę stworzenia „komputera przyszłości”.