具穩(wěn)定記憶的可編程機(jī)械超材料問(wèn)世

有助研制直接處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行計(jì)算的新材料

何為材料界的革命?可編程的超材料應(yīng)算其中。據(jù)英國(guó)《自然》期刊在線版日前發(fā)表的一項(xiàng)研究，瑞士科學(xué)家團(tuán)隊(duì)研發(fā)一種可以寫入、存儲(chǔ)并讀取以機(jī)械形式編碼數(shù)據(jù)的技術(shù)。正如硬盤給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來(lái)的革命性巨變，這種機(jī)械式編碼超材料將能讓柔性機(jī)器人、工程材料進(jìn)入全新的發(fā)展階段，并將廣泛助力于需要遠(yuǎn)程調(diào)制設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)的領(lǐng)域。

數(shù)字存儲(chǔ)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)不可或缺的部分。我們熟悉的硬盤，就可用來(lái)寫入和讀取存儲(chǔ)于磁極中的數(shù)據(jù)，而磁元是硬盤的基單元，通過(guò)機(jī)電讀寫頭更改磁元的值就能寫入新數(shù)據(jù);反過(guò)來(lái)也可以讀取磁元的值。在這樣的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可以輕易地存儲(chǔ)卻又不會(huì)輕易的喪失，哪怕裝置幾年不通電，也不會(huì)丟失數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院的研究人員，依據(jù)此原理研發(fā)了一種機(jī)械式編碼的裝置，不過(guò)位元不是磁介質(zhì)，而是一種執(zhí)行離合動(dòng)作的非穩(wěn)態(tài)薄殼，通過(guò)極快速改變彎曲狀態(tài)，由一種穩(wěn)態(tài)切換至另一穩(wěn)態(tài);同時(shí)，按二維陣列排列的機(jī)械位元能調(diào)整裝置的整體結(jié)構(gòu)參數(shù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，此次開發(fā)的是一種由機(jī)械式位元組成的新裝置，類似計(jì)算機(jī)硬盤里的磁位元，但其不但可以輕易寫入、長(zhǎng)久存儲(chǔ)并隨時(shí)讀取以機(jī)械形式編碼的數(shù)據(jù)，而且編碼所含信息可以用來(lái)調(diào)整裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)。

這是超材料領(lǐng)域的實(shí)用范例，一直以來(lái)，用超材料存儲(chǔ)和提取非易失性數(shù)據(jù)的目標(biāo)都是“難以捉摸”的狀態(tài)。而此次成果為超材料工具集帶來(lái)了值得關(guān)注的擴(kuò)展，對(duì)于廣大需要在運(yùn)行中控制系統(tǒng)剛性和能量密度的工程應(yīng)用具備重要應(yīng)用潛力，同時(shí)，這一成果將能給超低功耗主動(dòng)式超材料帶來(lái)新的設(shè)計(jì)方案。在下一步研究中，團(tuán)隊(duì)將會(huì)讓該系統(tǒng)的36個(gè)位元轉(zhuǎn)化為3D結(jié)構(gòu)并加以微型化以及規(guī)模化。

《自然》文章評(píng)價(jià)稱，該成果作為超材料遠(yuǎn)程可編程裝置的早期實(shí)例，為未來(lái)直接處理數(shù)據(jù)、執(zhí)行計(jì)算和學(xué)習(xí)的材料打開了一扇大門。(記者張夢(mèng)然)

總編輯圈點(diǎn)

超材料，是一種自然界中并不存在的材料。人類對(duì)材料的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，賦予它們一些奇異的甚至超出想象的反常特質(zhì)。它們的應(yīng)用，能給信息技術(shù)、航空航天、能源等眾多領(lǐng)域帶來(lái)改變，并催生出新的產(chǎn)業(yè)。文中提到的超材料是一種可編程的材料。所謂可編程，就是遵循一套規(guī)則，通過(guò)改變“輸入”，就能改變“輸出”。超材料的功能可以根據(jù)需要重新編程，聽起來(lái)更加“腦洞大開”。這還是一項(xiàng)比較早期的成果，但為接下來(lái)更多的奇思妙想開啟了通路。

關(guān)鍵詞： 可編程機(jī)械超材料