Neue Computer Schaltkreise hergestellt für Extreme Bedingungen

Computer Schaltungen haben in der Regel keine beweglichen Teile kann, aber das nur das, das was sie laufen in extremen Umgebungen hält.

Ein Team an der University of Utah hat eine batteriegestützte erfunden, die hohen Niveaus der ionisierenden Strahlung stehen kann. Es hat einen Micro-Electro-Mechanical-Systems oder MEMS genannt. Normale Computer sind mit Halbleitern gemacht in denen die "on" oder "aus"-Zustand durch den Strom im Stromkreis gesteuert wird. In einem MEMS dient die aktuelle Elektroden bewegen. Die Elektroden werden durch eine physische Lücke getrennt und berühren einander nur, wenn es genug Strom gibt für eine anziehende Kraft zwischen ihnen zu schaffen. Es ist im Wesentlichen eine physikalische Schalter, etwa 25 Mikrometer auf einer Seite.

Gewöhnliche Computer-Chips kann nicht zu viel Strahlung oder Wärme stehen. Zum Beispiel fehlgeschlagen einige der Roboter, die das Kernkraftwerk Fukushima in Japan während der Katastrophe dort letztes Jahr eingeben musste, da die Strahlung ihre Schaltungen gebraten. Satelliten müssen ausgestattet sein mit Abschirmung, da die Strahlung Form Raum Ausfälle in ihren Systemen verursachen kann. Der einzige Weg, dies zu verhindern ist mit Halbleitern, die Strahlung zu widerstehen – eine teure Option – oder mit Metallen wie Blei zu schützen.

Der Grund dafür ist die Natur von Halbleitern; keine Strahlung erzeugt Strom in den Halbleiter – es ist wie Photovoltaik Zellen arbeiten – und wenn es genug, es leuchtet "auf." Das schließt den Stromkreis in dem winzigen Schalter, aus denen Computer-Chips und kann die normale Funktion einer Schaltung stören.

Ein MEMS nicht dieses Problem haben, denn es gibt keine halbleitenden Kanäle. Mit der Zeit gibt es genügend elektromagnetische Strahlung oder Radioaktivität, einen Strom in den Schalter zu schaffen, stehen die Chancen, dass die ganze Sache geschmolzen sind. "Wenn wir einen Roboter mit diesem darin gebaut, gäbe es einige andere mechanisches Versagen", sagte Massood Tabib-Azar, ein Professor für elektrische und Informatik, die die Entwicklung der Technologie geführt.

Um die Robustheit der MEMS-Schaltungen zu testen, legte sie das Team der University of Utah für zwei Stunden im Inneren ein Forschungsreaktor. Die Schaltungen gehalten arbeiten gewöhnlichen fehlschlagen würde. Das System Tabib-Azar Team gebaut wurde eine relativ einfache, aber es gibt keinen Grund die circuitscan't ausgeweitet werden in der Zukunft, um echte Computer zu bauen.

Ein Computer, der in der Lage ist, solche Bedingungen zu überleben würde es einfacher machen, Roboter zu bauen, die in explosionsgefährdeten Bereichen gehen könnte – wie ein Reaktor während einer Kernschmelze – oder reduzieren Sie die Kosten für den Bau von Satelliten durch Verringerung der Menge der Abschirmung erforderlich. Solche Schaltungen sind offensichtlich für das Militär interessant. Die Forschung wurde von der Defense Advanced Research Projects Agency finanziert und erscheint in der Zeitschrift Sensoren und Aktoren in diesem Monat.

Das heißt, es gibt Nachteile MEMS. Einer ist Geschwindigkeit. Silizium-Chips sind tausendmal schneller als MEMS, obwohl eine MEMS-Schalter mehrere Silizium Schalter ersetzen kann. Das Fehlen von beweglichen Teilen bedeutet, dass Silizium ist weniger wahrscheinlich, unter normalen Bedingungen nicht. Tabib-Azar MEMS lief für 2 Millionen Zyklen ohne einen Ausfall, aber das muss erhöht werden, um einen Faktor von 1 Million für reale Maschinen nützlich. Ein weiterer Grund ist Größe-MEMS-Chips sind viel größer als jene, die mit Silikon.

Auch wenn Sie einen Computer, als klein oder so schnell wie eine konventionelle, die auf diese Weise, die nicht notwendig für die Arten von Anwendungen Tabib Azar vorstellt erstellen können. Ein ferngesteuerte Roboter nicht tut Berechnungen, die so komplex sind, noch ist ein Satelliten-Leitsystem.

"Für einen Roboter wie in Fukushima, brauchen Sie nicht, dass viel Rechenleistung," sagte er. "Es ist ziemlich einfach Entscheidungsfindung."

Diese Geschichte wurde von InnovationNewsDaily bereitgestellt , eine Schwester-site zu LiveScience. Folgen Sie InnovationNewsDaily auf Twitter @News_Innovation, oder auf Facebook.