مارچ 26، 2024 (نانوورک اسپاٹ لائٹ) کمپیوٹنگ کے شعبے میں الیکٹرانک ٹرانجسٹر طویل عرصے سے غالب ٹیکنالوجی رہا ہے. 1947 میں اپنی ایجاد کے بعد سے، یہ چھوٹا سا آلہ جدید الیکٹرانکس کی بنیاد بن گیا ہے، جس نے ڈیجیٹل انقلاب کو فعال کیا ہے جس نے ہماری زندگی کے تقریباً ہر پہلو کو تبدیل کر دیا ہے۔ تاہم، اپنی ہر جگہ اور بے مثال کامیابی کے باوجود، الیکٹرانک ٹرانزسٹر کی اپنی حدود ہیں۔ زیادہ بجلی کی کھپت، انتہائی ماحولیاتی حالات کا خطرہ، اور بیرونی محرکات جیسے حرارت، طاقت اور دباؤ کے ساتھ براہ راست تعامل کی کمی نے محققین کو حساب کے متبادل طریقوں کو تلاش کرنے کی ترغیب دی ہے۔ یہیں سے مکینیکل کمپیوٹنگ آتی ہے۔ الیکٹرانک کمپیوٹنگ کے برعکس، مکینیکل کمپیوٹنگ منطقی کارروائیوں کو انجام دینے کے لیے مواد اور ڈھانچے کی جسمانی ہیرا پھیری پر انحصار کرتی ہے۔ یہ نقطہ نظر کئی فوائد پیش کرتا ہے، بشمول کم بجلی کی کھپت، سیکورٹی میں اضافہ، اور سخت ماحول میں کام کرنے کی صلاحیت جہاں الیکٹرانک اجزاء اکثر ناکام ہوجاتے ہیں۔ مزید برآں، مکینیکل کمپیوٹنگ ڈیوائسز کو ماحولیاتی آدانوں کا براہ راست جواب دینے اور ان پر کارروائی کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے، جس سے وکندریقرت ذہانت اور انکولی نظام کے لیے نئے امکانات کھلتے ہیں۔ مکینیکل کمپیوٹنگ کی صلاحیت کے باوجود، موجودہ ڈیزائن کی ایڈہاک نوعیت کی وجہ سے میدان میں پیشرفت میں رکاوٹ پیدا ہوئی ہے۔ زیادہ تر تحقیق نے سادہ لوجک گیٹس کی تخلیق پر توجہ مرکوز کی ہے، جس میں زیادہ جدید ایپلی کیشنز کے لیے ضروری ماڈیولریٹی اور اسکیل ایبلٹی کی کمی ہے۔ مزید برآں، بہت سے مکینیکل کمپیوٹنگ سسٹم اب بھی ان پٹ اور آؤٹ پٹ کے لیے دستی ری سیٹس یا برقی سگنلز پر انحصار کرتے ہیں، جو ان کی خودمختاری اور ماحولیاتی ردعمل کو محدود کرتے ہیں۔ اب، شنگھائی جیاؤ ٹونگ یونیورسٹی کے محققین کی ایک ٹیم نے ان چیلنجوں سے نمٹنے میں اہم پیش رفت کی ہے۔ جریدے میں شائع ہونے والی ایک حالیہ تحقیق میں جدید فنکشنل مواد۔ ("مکینیکل ٹرانجسٹر کے ساتھ تھرمل کمپیوٹنگ")، وہ ایک نیا مکینیکل ٹرانزسٹر متعارف کراتے ہیں جو درجہ حرارت کے جواب دینے والے مواد اور بدلنے کے قابل ڈھانچہ کو یکجا کرتا ہے۔ یہ جدید ڈیزائن پیچیدہ منطقی سرکٹس اور میموری اسٹوریج کی تعمیر کے قابل بناتا ہے، یہ سب کچھ بجلی کی ضرورت کے بغیر ہے۔
تھرمل کمپیوٹنگ کے لیے ایک مکینیکل ٹرانجسٹر۔ a) تین ان پٹ ٹرمینلز (i)-(iii) اور درجہ حرارت کے سگنل پہنچانے کے لیے ایک آؤٹ پٹ ٹرمینل پر مشتمل ایک مکینیکل ٹرانجسٹر کا اسکیمیٹک، ایک بِسٹ ایبل ایکچویٹر (iv)، اور ایک غیر متناسب نقل مکانی سے من گھڑت کیریگامی سے متاثر تھرمو مکینیکل سینسر (v) پولی کاربونیٹ (PC) اور invar مرکب سے بنا یمپلیفائر۔ l اور w کے طول و عرض بالترتیب 250 اور 85 ملی میٹر ہیں۔ (تصویر doi:10.1002/adfm.202401244 سے Wiley-VCH Verlag کی اجازت کے ساتھ لی گئی ہے) تحقیقی ٹیم کی طرف سے تیار کردہ مکینیکل ٹرانزسٹر تین تھرمل ان پٹ ٹرمینلز اور ایک تھرمل آؤٹ پٹ ٹرمینل پر مشتمل ہے، اس کے ساتھ ایک سوئچ ایبل جزو اور ایک مواد درجہ حرارت پر مشتمل ہے۔ . پولی کاربونیٹ اور انوار الائے کے امتزاج سے تیار کردہ درجہ حرارت کے جواب دینے والا مواد درجہ حرارت کے تغیرات کے جواب میں شکل بدلتا ہے۔ گرم ہونے پر یہ لمبا ہو جاتا ہے اور جب ٹھنڈا ہوتا ہے تو سکڑ جاتا ہے۔ اس شکل کی تبدیلی کو سوئچ ایبل جزو کی حالت کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو بائنری ریاستوں کی نمائندگی کرنے کے لیے دو مستحکم کنفیگریشنز کے درمیان اسنیپ کر سکتا ہے۔
ان مکینیکل ٹرانزسٹروں کو مختلف کنفیگریشنز میں ترتیب دے کر، محققین منطقی دروازوں کا ایک مکمل مجموعہ بنانے کی صلاحیت کا مظاہرہ کرتے ہیں، بشمول NOT, OR, AND, NOR, NAND, XOR, اور XNOR۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ، ایک واحد مکینیکل ٹرانجسٹر کو مختلف منطقی افعال انجام دینے کے لیے صرف تھرمل ان پٹ ذرائع کو دوبارہ ترتیب دے کر دوبارہ پروگرام کیا جا سکتا ہے، جس میں لچک اور کارکردگی کی سطح کی پیشکش کی جا سکتی ہے جو الیکٹرانک سرکٹس میں نہیں دیکھی جاتی ہے۔
مکینیکل ٹرانجسٹروں کو زیادہ پیچیدہ کمپیوٹنگ عناصر بنانے کے لیے بھی ملایا جا سکتا ہے۔ محققین یہ بتاتے ہیں کہ کس طرح دو باہم جڑے ہوئے مکینیکل ٹرانجسٹر ایک بنیادی میموری یونٹ تشکیل دے سکتے ہیں، جو معلومات کو ذخیرہ کرنے اور بازیافت کرنے کے قابل ہے۔ مزید برآں، سوئچ ایبل جزو میں شیپ میموری پولیمر کا استعمال کرتے ہوئے، وہ غیر اتار چڑھاؤ والے میموری کی فعالیت کو فعال کرتے ہیں، یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو برقرار رکھا جاتا ہے یہاں تک کہ ڈیوائس کے پاور آف ہونے پر بھی۔ ایک ہی ڈیوائس کے اندر منطق اور میموری کا یہ انضمام ان میموری کمپیوٹنگ کے لیے راہ ہموار کرتا ہے، ایک ایسا نمونہ جو روایتی کمپیوٹنگ فن تعمیر کی حدود کو دور کرنے کا وعدہ کرتا ہے۔
اپنے مکینیکل ٹرانزسٹروں کی صلاحیت کو ظاہر کرنے کے لیے، محققین ایک ریاضی منطقی یونٹ بناتے ہیں، جو کمپیوٹنگ سسٹم کا ایک اہم جزو ہے۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ ان کے ڈیزائن میں صرف سات مکینیکل ٹرانزسٹروں کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہی ریاضی کا عمل انجام دیا جا سکے جس کے لیے عام طور پر 38 الیکٹرانک ٹرانزسٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ اجزاء کی گنتی میں یہ زبردست کمی مکینیکل کمپیوٹنگ اپروچ کی کارکردگی اور اسکیل ایبلٹی کو نمایاں کرتی ہے۔
خالص حساب کے علاوہ، محققین یہ بھی ظاہر کرتے ہیں کہ کس طرح ان کے مکینیکل ٹرانجسٹر ماحولیاتی موافقت پذیر نظام کو فعال کر سکتے ہیں۔ ایک ترتیب میں دو مکینیکل ٹرانزسٹروں کو ترتیب دے کر، وہ ایک ایسا آلہ بناتے ہیں جو شمسی پینل کی تعیناتی کو کنٹرول کرنے کے لیے محیط درجہ حرارت کی تبدیلیوں کا جواب دینے کے قابل ہو۔ یہ ایپلیکیشن مکینیکل کمپیوٹنگ کے خود مختار نظاموں کو سہولت فراہم کرنے کی صلاحیت کو واضح کرتی ہے جو اپنے اردگرد کے ماحول کے ساتھ تعامل اور موافقت کر سکتے ہیں، جیسے ایرو اسپیس میں، جہاں انتہائی درجہ حرارت کے اتار چڑھاو اور تابکاری کی نمائش کی وجہ سے الیکٹرانک اجزاء موزوں نہیں ہوسکتے ہیں۔
اگرچہ اس مکینیکل ٹرانزسٹر کی ترقی مکینیکل کمپیوٹنگ کے میدان میں ایک اہم سنگ میل کی نمائندگی کرتی ہے، چیلنجز بدستور موجود ہیں۔ حرارت کی کھپت اور ترسیل کے نقصانات ان آلات کی توسیع پذیری اور عملی اطلاق کے لیے اہم غور و فکر ہیں۔ مکینیکل کمپیوٹنگ کی صلاحیت کو مکمل طور پر محسوس کرنے کے لیے مستقبل کی تحقیق کو ان مسائل کو حل کرنے کی ضرورت ہوگی۔
بہر حال، اس تحقیقی ٹیم کی طرف سے تیار کردہ مکینیکل ٹرانزسٹر مستقبل کی ایک جھلک پیش کرتا ہے جہاں حساب اور طبعی دنیا کے درمیان حدیں تیزی سے دھندلی ہوتی جا رہی ہیں۔ مواد اور ڈھانچے کی موروثی خصوصیات کو بروئے کار لاتے ہوئے، مکینیکل کمپیوٹنگ میں انکولی، موثر، اور ماحولیاتی طور پر جوابدہ نظاموں کی ایک نئی لہر شروع کرنے کی صلاحیت ہے۔
تھرمل کمپیوٹنگ کے لیے ایک مکینیکل ٹرانجسٹر۔ a) تین ان پٹ ٹرمینلز (i)-(iii) اور درجہ حرارت کے سگنل پہنچانے کے لیے ایک آؤٹ پٹ ٹرمینل پر مشتمل ایک مکینیکل ٹرانجسٹر کا اسکیمیٹک، ایک بِسٹ ایبل ایکچویٹر (iv)، اور ایک غیر متناسب نقل مکانی سے من گھڑت کیریگامی سے متاثر تھرمو مکینیکل سینسر (v) پولی کاربونیٹ (PC) اور invar مرکب سے بنا یمپلیفائر۔ l اور w کے طول و عرض بالترتیب 250 اور 85 ملی میٹر ہیں۔ (تصویر doi:10.1002/adfm.202401244 سے Wiley-VCH Verlag کی اجازت کے ساتھ لی گئی ہے) تحقیقی ٹیم کی طرف سے تیار کردہ مکینیکل ٹرانزسٹر تین تھرمل ان پٹ ٹرمینلز اور ایک تھرمل آؤٹ پٹ ٹرمینل پر مشتمل ہے، اس کے ساتھ ایک سوئچ ایبل جزو اور ایک مواد درجہ حرارت پر مشتمل ہے۔ . پولی کاربونیٹ اور انوار الائے کے امتزاج سے تیار کردہ درجہ حرارت کے جواب دینے والا مواد درجہ حرارت کے تغیرات کے جواب میں شکل بدلتا ہے۔ گرم ہونے پر یہ لمبا ہو جاتا ہے اور جب ٹھنڈا ہوتا ہے تو سکڑ جاتا ہے۔ اس شکل کی تبدیلی کو سوئچ ایبل جزو کی حالت کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جو بائنری ریاستوں کی نمائندگی کرنے کے لیے دو مستحکم کنفیگریشنز کے درمیان اسنیپ کر سکتا ہے۔
ان مکینیکل ٹرانزسٹروں کو مختلف کنفیگریشنز میں ترتیب دے کر، محققین منطقی دروازوں کا ایک مکمل مجموعہ بنانے کی صلاحیت کا مظاہرہ کرتے ہیں، بشمول NOT, OR, AND, NOR, NAND, XOR, اور XNOR۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ، ایک واحد مکینیکل ٹرانجسٹر کو مختلف منطقی افعال انجام دینے کے لیے صرف تھرمل ان پٹ ذرائع کو دوبارہ ترتیب دے کر دوبارہ پروگرام کیا جا سکتا ہے، جس میں لچک اور کارکردگی کی سطح کی پیشکش کی جا سکتی ہے جو الیکٹرانک سرکٹس میں نہیں دیکھی جاتی ہے۔
مکینیکل ٹرانجسٹروں کو زیادہ پیچیدہ کمپیوٹنگ عناصر بنانے کے لیے بھی ملایا جا سکتا ہے۔ محققین یہ بتاتے ہیں کہ کس طرح دو باہم جڑے ہوئے مکینیکل ٹرانجسٹر ایک بنیادی میموری یونٹ تشکیل دے سکتے ہیں، جو معلومات کو ذخیرہ کرنے اور بازیافت کرنے کے قابل ہے۔ مزید برآں، سوئچ ایبل جزو میں شیپ میموری پولیمر کا استعمال کرتے ہوئے، وہ غیر اتار چڑھاؤ والے میموری کی فعالیت کو فعال کرتے ہیں، یعنی ذخیرہ شدہ معلومات کو برقرار رکھا جاتا ہے یہاں تک کہ ڈیوائس کے پاور آف ہونے پر بھی۔ ایک ہی ڈیوائس کے اندر منطق اور میموری کا یہ انضمام ان میموری کمپیوٹنگ کے لیے راہ ہموار کرتا ہے، ایک ایسا نمونہ جو روایتی کمپیوٹنگ فن تعمیر کی حدود کو دور کرنے کا وعدہ کرتا ہے۔
اپنے مکینیکل ٹرانزسٹروں کی صلاحیت کو ظاہر کرنے کے لیے، محققین ایک ریاضی منطقی یونٹ بناتے ہیں، جو کمپیوٹنگ سسٹم کا ایک اہم جزو ہے۔ قابل ذکر بات یہ ہے کہ ان کے ڈیزائن میں صرف سات مکینیکل ٹرانزسٹروں کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ وہی ریاضی کا عمل انجام دیا جا سکے جس کے لیے عام طور پر 38 الیکٹرانک ٹرانزسٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔ اجزاء کی گنتی میں یہ زبردست کمی مکینیکل کمپیوٹنگ اپروچ کی کارکردگی اور اسکیل ایبلٹی کو نمایاں کرتی ہے۔
خالص حساب کے علاوہ، محققین یہ بھی ظاہر کرتے ہیں کہ کس طرح ان کے مکینیکل ٹرانجسٹر ماحولیاتی موافقت پذیر نظام کو فعال کر سکتے ہیں۔ ایک ترتیب میں دو مکینیکل ٹرانزسٹروں کو ترتیب دے کر، وہ ایک ایسا آلہ بناتے ہیں جو شمسی پینل کی تعیناتی کو کنٹرول کرنے کے لیے محیط درجہ حرارت کی تبدیلیوں کا جواب دینے کے قابل ہو۔ یہ ایپلیکیشن مکینیکل کمپیوٹنگ کے خود مختار نظاموں کو سہولت فراہم کرنے کی صلاحیت کو واضح کرتی ہے جو اپنے اردگرد کے ماحول کے ساتھ تعامل اور موافقت کر سکتے ہیں، جیسے ایرو اسپیس میں، جہاں انتہائی درجہ حرارت کے اتار چڑھاو اور تابکاری کی نمائش کی وجہ سے الیکٹرانک اجزاء موزوں نہیں ہوسکتے ہیں۔
اگرچہ اس مکینیکل ٹرانزسٹر کی ترقی مکینیکل کمپیوٹنگ کے میدان میں ایک اہم سنگ میل کی نمائندگی کرتی ہے، چیلنجز بدستور موجود ہیں۔ حرارت کی کھپت اور ترسیل کے نقصانات ان آلات کی توسیع پذیری اور عملی اطلاق کے لیے اہم غور و فکر ہیں۔ مکینیکل کمپیوٹنگ کی صلاحیت کو مکمل طور پر محسوس کرنے کے لیے مستقبل کی تحقیق کو ان مسائل کو حل کرنے کی ضرورت ہوگی۔
بہر حال، اس تحقیقی ٹیم کی طرف سے تیار کردہ مکینیکل ٹرانزسٹر مستقبل کی ایک جھلک پیش کرتا ہے جہاں حساب اور طبعی دنیا کے درمیان حدیں تیزی سے دھندلی ہوتی جا رہی ہیں۔ مواد اور ڈھانچے کی موروثی خصوصیات کو بروئے کار لاتے ہوئے، مکینیکل کمپیوٹنگ میں انکولی، موثر، اور ماحولیاتی طور پر جوابدہ نظاموں کی ایک نئی لہر شروع کرنے کی صلاحیت ہے۔
By
مائیکل
برجر
- مائیکل رائل سوسائٹی آف کیمسٹری کی تین کتابوں کے مصنف ہیں:
نینو سوسائٹی: ٹیکنالوجی کی حدود کو آگے بڑھانا,
نینو ٹیکنالوجی: مستقبل چھوٹا ہے۔، اور
نینو انجینئرنگ: ٹیکنالوجی کو پوشیدہ بنانے کی مہارت اور اوزار
کاپی رائٹ ©
Nanowerk LLC
اسپاٹ لائٹ مہمان مصنف بنیں! ہمارے بڑے اور بڑھتے ہوئے گروپ میں شامل ہوں۔ مہمان شراکت دار. کیا آپ نے ابھی ایک سائنسی مقالہ شائع کیا ہے یا نینو ٹیکنالوجی کمیونٹی کے ساتھ اشتراک کرنے کے لیے دیگر دلچسپ پیش رفتیں ہیں؟ nanowerk.com پر شائع کرنے کا طریقہ یہاں ہے۔.
- SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
- پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ای ایس جی۔ کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
- ماخذ: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64923.php
