Si può creare un computer con delle goccioline d'acqua? La risposta è sì, almeno secondo Manu Prakash, bioingegnere dell'Università di Stanford che ha ideato un computer sincrono che opera usando la fisica legata al movimento delle goccioline d'acqua. Non pensate a un PC tradizionale, ma a un modo ingegnoso per controllare e manipolare la materia per effettuare calcoli matematici di base.
In sviluppo da quasi un decennio, questo computer combina l'esperienza di Prakash nel manipolare la fluidodinamica delle goccioline d'acqua con un elemento fondamentale dell'informatica, il clock - il segnale periodico che serve a sincronizzare il funzionamento dei dispositivi digitali.
Data la sua natura universale la soluzione messa a punto a Stanford può teoricamente effettuare qualsiasi operazione che un chip elettrico tradizionale è in grado di svolgere, anche se a velocità decisamente inferiori. "Il nostro obiettivo non è competere con i computer elettronici […] ma realizzare una classe di computer totalmente nuova che può controllare e manipolare la materia fisica in modo preciso".
La possibilità di controllare con precisione le goccioline tramite il calcolo fluidodinamico potrebbe avere applicazioni in biologia e chimica, ma anche nella produzione digitale scalabile. Dall'idea di usare piccole goccioline come bit di informazioni, Prakash e il suo team è passato allo sviluppo di un campo magnetico rotante che agisse come clock per sincronizzare tutte le goccioline.
Arrivare a tale risultato ha richiesto molta creatività perché il campo doveva essere manipolabile e capace d'influenzare simultaneamente più goccioline, facendo sì che tutto avvenisse in modo sincronizzato. Il sistema inoltre doveva essere scalabile.
Il team ha così posizionato un insieme di minuscole sbarre di ferro su dei vetrini, andando a formare quello che sembra un labirinto del gioco Pac -Man. Poi ha messo un vetrino vuoto sulla parte superiore e inserito nel mezzo uno strato di olio. Il passo successivo è stato quello di iniettare nel mix singole gocce d'acqua che erano state infuse con piccole nanoparticelle magnetiche.
L'ultimo tassello è stata l'attivazione del campo magnetico. Invertendo il campo magnetico la polarità delle barre mutava, portando le goccioline magnetizzate in una nuova direzione predeterminata. Ogni rotazione del campo rappresenta un ciclo di clock e ogni goccia si sposta in avanti al passare di ogni ciclo.
La presenza o l'assenza di una gocciolina rappresenta gli 1 e gli 0 del codice binario, e il clock assicura che tutte le gocce si muovano in sincronia, permettendo al sistema di funzionare virtualmente senza errori.
"Seguendo queste regole abbiamo dimostrato che siamo in grado di fare tutte le porte logiche universali usate in elettronica semplicemente cambiando il layout delle barre sul chip", ha affermato un membro del team.
 | Pentium G3258 |
L'applicazione più immediata per questo "chip a goccioline" potrebbe riguardare il suo uso come una sorta di laboratorio di chimica e biologia. Invece di ricercare reazioni in provetta, i ricercatori possono far sì che ogni goccia trasporti alcuni prodotti chimici e diventi essa stessa una provetta, ottenendo un controllo senza precedenti sulle interazioni.
Dal punto di vista della scienza di base il bioingegnere di Stanford Prakash ritiene che si sia appena aperto "un nuovo modo di pensare al calcolo nel mondo fisico".