Har du sett Inner Space, en sci-fi-film fra 80-tallet om en mikroskopisk bemannet kapsel som ble injisert i et menneske? Til tross for at vi fremdeles er langt fra å lage ubåter som flyter i menneskekroppen, lar teknologiske fremskritt oss lage datamaskiner så bittesmå at introduksjonen av dem i levende vev ikke lenger ser ut til å være et bilde på fantasien til science fiction-forfattere.
Det har faktisk gått 20 år siden den engelske forskeren Kevin Warwick først implanterte en silisium RFID-sender i armen for å fjernstyre datamaskiner i dører, lys og andre enheter. Han tok det deretter et skritt videre, og koblet enheten til sitt eget nervesystem for å kontrollere en robotarm, og fikk kallenavnet "Captain Cyborg."
Selv om historier av denne typen ikke vises hver dag, har ikke utviklingen av mikrodatateknologien bremset i det hele tatt. Oppfinnsomheten til noen av de nye utbyggingene er overraskende.
De minste datamaskinene
Tidligere i år brukte for eksempel et team ved University of Michigan ledet av professor i elektro- og datateknikk David Blaau en energieffektiv prosessor laget av Arm for å lage verdens minste datamaskin.
En enhet med en fasett på bare 0,3 millimeter er ti ganger mindre enn den forrige rekordholderen, en solcelledrevet datamaskin på størrelse med et saltkorn. Fordi temperatur- og trykksensorer kan bygges inn i den nye enheten, foreslår Blaaus team at det blant annet kan implanteres en datamaskin i svulster for å avgjøre om de krymper etter cellegift eller ikke. (Forskning viser at svulster kan ha en høyere temperatur enn sunt vev.)
Selv om utviklingen av bittesmå datamaskiner er imponerende, er det hindringer som forhindrer deres utbredte adopsjon i helsevesenet og andre sektorer. En av de største utfordringene er å sette sammen batterier som er små nok til å drive enheter. Når størrelsen på batteriene krymper, gjør også mengden energi de lagrer. Batteriene som trengs for bittesmå datamaskiner er betydelig mindre enn de typiske små batteriene som brukes til å drive andre enheter som pacemakere og cochleaimplantater, og Blaau sa at de kunne være tusen ganger mindre.
Salgsfremmende video:
En mulig løsning er å finne måter å lade enheter ofte på. For eksempel kan stråler med infrarødt lys eksternt lade sensorer implantert i laboratoriemus. Forskere undersøker også hvordan man lager elektrisitet til bittesmå datamaskiner ved å bruke en teknikk som kalles termoelektrisk energihøsting, men har ennå ikke lykkes i så liten skala. For at denne sistnevnte metoden skal fungere, må det være en temperaturforskjell mellom de to overflatene på enheten, men de nye bittesmå datamaskinene er så små at det er vanskelig å gjøre den ene delen mye varmere enn den andre. Andre metoder som fremdeles forskes inkluderer bruk av glukosemolekyler som energikilde.
En effektiv løsning vil være å bare spare en liten mengde strøm som kan lagres i et lite batteri. Blaau og teamet hans har funnet ut at de drastisk kan redusere energiforbruket ved bare å vekke datamaskiner innimellom for å utføre beregninger og deretter sette dem i dvale.
I tillegg til å maksimere tiden som små datamaskiner sover, kan ingeniører redusere strømforbruket ved å kutte ned mengden strøm som datamaskiner bruker forbruker mens de er våkne. Blaau og teamet hans var i stand til å redusere strømforbruket til datamaskinen til en uendelig 30 pikowatt - 300 billioner watt - ved å endre transistorene som ble brukt, nedbemanne noen av brikkene og optimalisere noen av dem.
Hvis ingeniører kan overvinne teknologiske hinder, kan små datamaskiner love oss en revolusjon. For eksempel har CubeWorks, et Michigan Micro Mote (M3) selskap, utviklet et nettverksmikrosensorsystem som kan være innebygd i objekter vi bruker hver dag, for eksempel smarthemmesystemer, vindparker og glukoseovervåkingsenheter, og deretter koble til "tingenes internett". Drevet av solen er disse datamaskinene i stand til å samle informasjon om omgivelsestemperatur og trykk, samt skaffe digitale bilder og spore bevegelse innenfor et bestemt område. Systemer som disse kan en dag forvandle interaksjonen vår med alt fra bygningene vi bor i til klærne vi bruker.
Ja, vi kan ennå ikke lansere ubåter i kroppene våre, men millimetercomputere vil ramme markedet det neste tiåret. Og de truer med å endre vår verden uten anerkjennelse.
Ilya Khel
