Naarmate we de miniaturisatiegrenzen van conventionele elektronica naderen, alternatieven voor op silicium gebaseerde transistors - de bouwstenen van de veelheid aan elektronische apparaten waarop we zijn gaan vertrouwen - worden fel nagestreefd.

Geïnspireerd door de manier waarop levende organismen in de natuur zijn geëvolueerd om complexe taken met opmerkelijk gemak uit te voeren, een groep onderzoekers van de Durham University in het Verenigd Koninkrijk en de Universiteit van São Paulo-USP in Brazilië onderzoekt vergelijkbare "evolutionaire" methoden om informatieverwerkingsapparaten te maken.

In de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , van AIP Publishing, de groep beschrijft het gebruik van enkelwandige koolstofnanobuiscomposieten (SWCNT's) als materiaal in "onconventionele" computing. Door de mechanische en elektrische eigenschappen van de materialen te bestuderen, ze ontdekten een correlatie tussen SWCNT-concentratie/viscositeit/geleiding en het rekenvermogen van de composiet.

"In plaats van circuits te maken uit arrays van discrete componenten (transistoren in digitale elektronica), ons werk neemt een willekeurig ongeordend materiaal en 'traint' het materiaal vervolgens om een ​​gewenste output te produceren, " zei Mark K. Massey, onderzoeksmedewerker, School of Engineering and Computing Sciences aan de Durham University.

Dit opkomende onderzoeksgebied staat bekend als "evolutie-in-materio, " een term bedacht door Julian Miller aan de Universiteit van York in het Verenigd Koninkrijk. Wat is het precies? Een interdisciplinair veld combineert materiaalwetenschap, techniek en informatica. Hoewel nog in de beginfase, het concept heeft al aangetoond dat door een benadering te gebruiken die vergelijkbaar is met natuurlijke evolutie, materialen kunnen worden getraind om elektronische circuits na te bootsen - zonder dat de materiaalstructuur op een specifieke manier hoeft te worden ontworpen.

"Het materiaal dat we in ons werk gebruiken, is een mengsel van koolstofnanobuisjes en polymeer, waardoor een complexe elektrische structuur ontstaat, " legde Massey uit. "Wanneer spanningen (stimuli) worden toegepast op punten van het materiaal, zijn elektrische eigenschappen veranderen. Wanneer de juiste signalen op het materiaal worden toegepast, het kan worden getraind of 'geëvolueerd' om een ​​nuttige functie uit te voeren."

Hoewel de groep niet verwacht dat hun methode zal concurreren met supersnelle siliciumcomputers, het zou een complementaire technologie kunnen blijken te zijn. "Met meer onderzoek, het zou kunnen leiden tot nieuwe technieken voor het maken van elektronische apparaten, " merkte hij op. De aanpak kan toepassingen vinden op het gebied van "analoge signaalverwerking of low-power, goedkope apparaten in de toekomst."

Naast het nastreven van de huidige methodologie van evolutie-in-materio, de volgende fase van het onderzoek van de groep zal zijn om evoluerende apparaten te onderzoeken als onderdeel van de materiële fabricage "hardware-in-the-loop" evolutie. "Deze opwindende benadering zou kunnen leiden tot verdere verbeteringen op het gebied van evolueerbare elektronica, ' zei Massey.