Nanoračunari hiperkockice

Višedimenzionalni geometrijski sklopovi zvani hiperkocke (omeđena sa osam kocki u četvorodimenzionalnom prostoru, kao što je kocka sa šest kvadratnih stranica) poslužiće, kako se nagovešćuje, kockice od kojih će se ubuduće sklapati majušne mašine – nanaračunari. (Nanometar je milioniti delić milimetra).

I u takvom ustrojstvu, vidljivom jedinom pod uvećanjem moćnih elektronskih mikroskopa, koristiće se kvantna svojstva ovih sićušnih sastojaka.

Samjuel Li i Loj Huk sa Univerziteta Oklahoma (SAD) podsećaju da se mikroelektronske spravice iz dana u dan postaju sve manje i sve brže, u saglasju s čuvenim Murovim zakonom (Gordon Mur jedan od dvojice osnivača „Intela”). Integrisana kola i tranzistori izrađuju se u liliputanskim (nanometarske) razmerama, iako su u izvršavanju zadataka – što je svojevrsno pojmovno protivrečje – još utemeljeni na fizičkim načelima guliverovskog (makro) sveta.

Mada su plod neumitnog smanjivanja (minijaturizacija) u mikroelektronici, nanoelektronske napravice će ponajviše odlikovati kvantnim svojstvima, što iziskuje drugačije osmišljavanje i izradu. U poređenju s današnjim kompjuterima, suštinski će se razlikovati i te kako gušćim pakovanjem elektronskih kola, znatno nižom potrošnjom struje, kudikamo bržom obradom podataka i širom lepezom istovremenog (paralelni) i raspodeljenog (distribuirani) izračunavanja.

Današnja integrisana kola podatke obrađuju u vidu neprekidnog toka elektrona, buduća nanointegrisana kola barataće, čak, pojedinačnim elektronima, smanjujući u velikoj meri vlastite razmere i potrošnju. I pri tome će iziskivati da nanologički sklopovi obavljaju računske radnje s jednim jedinim elektronom i da budu u stanju da to izvode u isti mah, u obrnutim smerom, pojedinačno i u tri dimenzije.

Za takav tehnološki izazov najpodesnije su hiperkockice, što su dvojica istraživača skoro opisala u poznatom časopisu „Trasekšens on kompjuters” koji izdaje proslavljeni Institut inženjera elektrotehnike i elektronike (IEEE). Opredelili su se za tzv. M-superkocke, slične uobičajenim, koje se u osnovi preoblikuju iz kvadrata u kocke usložljavajući svoj oblik.

Kolikogod dimenzija imale, sastoje se od čvorova i veza. Čvorovi se ponašaju kao logička kola (gate), kroz koja prolaze elektroni, a veze oponašaju putanje kojima elektroni putuju.

Jedinstveni sklop hiperkocki pokazao se veoma delotvornim u istovremenom (paralelno) izračunavanju i komunikacionim mrežama, savršeno ispunjavajući mnoge potrebe budućih nanokompjutera. Na prvom mestu to podrazumeva ogromnu istovremenu obradu podataka i ustrojstvo koje osigurava jednostavno i pouzdano povezivanje.

Nasuprot običnim, M-hiperkocke imaju dve vrste čvorova: jedni su na spojevima-zglobovima, a drugi su prenosni i smeštene su između. Svaki čvor na spojevima oličava prekidač koji se uključuje i isključuje, a prenosni su osposobljeni da onemoguće protok u pojedine delove kocke kada su u isključenom stanju.

Zavisno od broja stanja neophodnih u računskim radnjama, M-hiperkocke se proširuju dodavanjem novih dimenzija (sa više čvorova) ili ukudanjem nekih od postojećih. Ako su potrebna četiri stanja, logička arhitektura može da bude dvodimenzionalna hiperkocka (kvadrat) s četiri čvora na spojevima. U suštini, zbir ovih čvorova određen je brojem dimenzija M-hiperkocke.

Samjuel Li i Loj Huk otišli su korak dalje objedinivši M-hiperkocku i N-hiperkocku, i to su nazvali MN-ćelija. Zahvaljujući tolikoj mnogostranosti napravica može da bude osnovica za nanologička kola koja izvršavaju zadatke jedan za drugim (sekvencijalno), svejedno koliko velika i složena.