كتب – باسل يوسف:
من خلال السير على حبل مشدود بين النظام والفوضى، قد يتمكن الباحثون في يوم من الأيام من جعل رقائق الكمبيوتر تعمل بشكل أكثر شبهاً بالدماغ البشري.
لذلك، خلق الباحثون ظروفاً عند “حافة الفوضى”، وهي نقطة انتقال بين النظام والفوضى تسمح بنقل المعلومات بسرعة، في جهاز إلكتروني.
سمح ذلك للعلماء بتضخيم إشارة تنتقل عبر سلك دون استخدام مكبر منفصل – والتغلب على أي فقدان للإشارة بسبب المقاومة الكهربائية. وقد يؤدي مثل هذا الخط الناقل، الذي يحاكي سلوك الموصلات الفائقة، إلى جعل رقائق الكمبيوتر المستقبلية أبسط وأكثر كفاءة، كما أفاد الفريق في مجلة نيتشر.
رقاقة الكمبيوتر التي تعمل على حافة الفوضى تبدو وكأنها قد تتعطل في أي لحظة. لكن العديد من الباحثين افترضوا أن الدماغ البشري يعمل على مبدأ مماثل.
فكر في الخلية العصبية. كل خلية عصبية لها محور، وهو ملحق يشبه الكابل ينقل الإشارات الكهربائية إلى الخلايا العصبية القريبة. تساعد هذه الإشارات الكهربائية دماغك على إدراك محيطك والتحكم في جسمك.
يتراوح طول المحاور من (1 مليمتر) إلى أكثر من (1 متر). يؤدي نقل إشارة كهربائية عبر سلك بنفس الطول إلى فقدان الإشارة، بسبب مقاومة السلك. يتغلب مصممو شرائح الكمبيوتر على هذه المشكلة عن طريق إدخال مكبرات بين أسلاك أقصر لتعزيز الإشارة.
لكن المحاور لا تحتاج إلى مكبرات صوت منفصلة – فهي تضخم نفسها ويمكنها نقل الإشارات الكهربائية دون فقدان كبير للإشارة. يعتقد بعض الباحثين أنهم موجودون على حافة الفوضى، ما يسمح لهم بتضخيم التقلبات الصغيرة في الإشارات الكهربائية دون السماح لتلك الإشارات بالنمو خارج نطاق السيطرة.
التوصيل الفائق
في الدراسة الجديدة، أجرى العلماء محاكاة لسلوك التضخيم الذاتي هذا في نظام غير بيولوجي. أنشأوا أولاً ظروف حافة الفوضى على مادة تسمى اللانثانوم الكوبالتيت (LaCoO3). عندما طبقوا التيار الصحيح على LaCoO3، تضخمت التقلبات الصغيرة في الجهد الناتج. ثم اختبر الفريق الظروف على سلك على اتصال بورقة من LaCoO3.
وضعوا سلكين بقياس (1 مم) فوق LaCoO3 واستخدموا تلك الأسلاك لتطبيق نفس التيار على LaCoO3. أنشأ هذا التيار ظروف حافة الفوضى. ثم طبقوا إشارة جهد متذبذبة على طرف أحد الأسلاك وقاسوا إشارة الجهد في الطرف الآخر من السلك. رأى الباحثون تضخيمًا طفيفًا في تقلبات الجهد تلك.
تضخيم مثل هذه الإشارة يتطلب طاقة إضافية. وجد العلماء أن هذه الطاقة جاءت من نفس المصدر المستخدم للحفاظ على حافة الفوضى – التيار المطبق. في معظم المكونات الإلكترونية، يتبدد جزء من الطاقة من التيار المطبق على شكل حرارة. ولكن على حافة الفوضى، يعمل جزء من الطاقة بدلاً من ذلك على تضخيم الإشارة.
إن العمل على حافة الفوضى يشبه الموصلية الفائقة، حيث تكون تأثيرات المقاومة ضئيلة. وقال المؤلفون إن الطريقة الجديدة قد تسمح بسلوك يشبه الموصلية الفائقة في درجات الحرارة والضغوط العادية، إذا استخدمت التكنولوجيا لإنشاء رقائق في المستقبل.
اقرأ أيضا
