En 1959, el renombrado físico Richard Feynman, en su charla "Mucho espacio en la parte inferior, "habló de un futuro en el que las máquinas diminutas podrían realizar grandes hazañas. Como muchos conceptos con visión de futuro, su molécula y su mundo del tamaño de un átomo permanecieron durante años en el ámbito de la ciencia ficción.

Y luego, los científicos y otros pensadores creativos comenzaron a realizar las visiones nanotecnológicas de Feynman.

En el espíritu de la perspicacia de Feynman, y en respuesta a los desafíos que presentó como una forma de inspirar la creatividad científica y de ingeniería, Los ingenieros eléctricos e informáticos de la Universidad de California en Santa Bárbara han desarrollado un diseño para un dispositivo informático funcional a nanoescala. El concepto implica un denso, circuito tridimensional que funciona con un tipo de lógica poco convencional que podría, teóricamente, empaquetarse en un bloque de no más de 50 nanómetros en cualquier lado.

"Se necesitan nuevos paradigmas informáticos para satisfacer la demanda de dispositivos más pequeños y de mayor eficiencia energética, "dijo Gina Adam, investigador postdoctoral en el Departamento de Ciencias de la Computación de UCSB y autor principal del artículo "Lógica de implicación material con estado optimizada para la manipulación de datos tridimensionales, "publicado en la revista Nano investigación . "En una computadora normal, el procesamiento de datos y el almacenamiento de memoria están separados, lo que ralentiza el cálculo. El procesamiento de datos directamente dentro de una estructura de memoria tridimensional permitiría almacenar y procesar más datos mucho más rápido ".

Si bien los esfuerzos para reducir los dispositivos informáticos se han realizado durante décadas, de hecho, Los desafíos de Feynman, tal como los presentó en su charla de 1959, se han cumplido:los científicos e ingenieros continúan abriendo espacio en la base para una nanotecnología aún más avanzada. Un sumador de nanoescala de 8 bits que opera en una dimensión de 50 por 50 por 50 nanómetros, presentado como parte del desafío actual del Gran Premio Feynman por el Foresight Institute, aún no se ha logrado. Sin embargo, el continuo desarrollo y fabricación de componentes cada vez más pequeños está acercando este dispositivo informático del tamaño de un virus a la realidad, dijo Dmitri Strukov, un profesor de ciencias de la computación de UCSB.

"Nuestro aporte es que mejoramos las características específicas de esa lógica y la diseñamos para que se pudiera construir en tres dimensiones, " él dijo.

La clave de este desarrollo es el uso de un sistema lógico llamado lógica de implicación material combinada con memristores, elementos de circuito cuya resistencia depende de las cargas más recientes y de las direcciones de las corrientes que los atraviesan. A diferencia de la lógica y los circuitos informáticos convencionales que se encuentran en nuestras computadoras y otros dispositivos actuales, en esta forma de computación, La operación lógica y el almacenamiento de información ocurren de manera simultánea y local. Esto reduce en gran medida la necesidad de componentes y espacio que normalmente se utilizan para realizar operaciones lógicas y para mover datos de un lado a otro entre la operación y el almacenamiento de memoria. El resultado del cálculo se almacena inmediatamente en un elemento de memoria, que evita la pérdida de datos en caso de cortes de energía, una función crítica en sistemas autónomos como la robótica.

Además, los investigadores reconfiguraron la arquitectura tradicionalmente bidimensional del memristor en un bloque tridimensional, que luego podrían apilarse y empaquetarse en el espacio requerido para cumplir con el Gran Premio de Feynman Challenge.

"Los grupos anteriores muestran que los bloques individuales se pueden escalar a dimensiones muy pequeñas, digamos 10 por 10 nanómetros, "dijo Strukov, que trabajaba en los laboratorios de la empresa de tecnología Hewlett-Packard cuando aumentaron el desarrollo de memristores y la lógica de implicación de materiales. Al aplicar esos resultados a los desarrollos de su grupo, él dijo, el desafío podría superarse fácilmente.

Los diminutos memristores se están investigando intensamente en el mundo académico y en la industria por sus prometedores usos en el almacenamiento de memoria y la computación neuromórfica. Si bien las implementaciones de la lógica de implicación material son bastante exóticas y aún no están en la corriente principal, usos para él podrían aparecer en cualquier momento, particularmente en sistemas de escasez de energía como la robótica y los implantes médicos.

"Dado que esta tecnología aún es nueva, se necesita más investigación para aumentar su confiabilidad y vida útil y para demostrar circuitos tridimensionales a gran escala empaquetados en decenas o cientos de capas, "Dijo Adam.