Credito:Università del Michigan
L'annuncio di IBM di aver prodotto il computer più piccolo del mondo a marzo ha sollevato alcune perplessità presso l'Università del Michigan, casa del precedente campione di tiny computing.
Ora, la squadra del Michigan è diventata ancora più piccola, con un dispositivo che misura solo 0,3 mm di lato, sminuito da un chicco di riso.
Il motivo della curiosità è che l'affermazione di IBM richiede un riesame di ciò che costituisce un computer. Sistemi precedenti, incluso il Michigan Micro Mote 2x2x4mm, conservano la propria programmazione e i propri dati anche quando non sono alimentati esternamente.
Scollega un computer desktop, e il suo programma e i suoi dati sono ancora lì quando si avvia da solo una volta ripristinata l'alimentazione. Questi nuovi microdispositivi, da IBM e ora Michigan, perdere tutta la programmazione e i dati precedenti non appena perdono potenza.
"Non siamo sicuri se debbano essere chiamati computer o meno. È più una questione di opinione se hanno le funzionalità minime richieste, "ha detto David Blaauw, professore di ingegneria elettrica e informatica, che ha guidato lo sviluppo del nuovo sistema insieme a Dennis Sylvester, anche un professore di ECE, e Jamie Phillips, un Arthur F. Thurnau Professor e professore di ECE.
Oltre alla RAM e al fotovoltaico, i nuovi dispositivi informatici hanno processori e trasmettitori e ricevitori wireless. Poiché sono troppo piccoli per avere antenne radio convenzionali, ricevono e trasmettono dati con luce visibile. Una stazione base fornisce luce per l'alimentazione e la programmazione, e riceve i dati.
Una delle grandi sfide nel realizzare un computer di circa 1/10 delle dimensioni di quello IBM era come funzionare a bassissima potenza quando l'imballaggio del sistema doveva essere trasparente. La luce della stazione base e del LED di trasmissione del dispositivo può indurre correnti nei suoi minuscoli circuiti.
"Fondamentalmente abbiamo dovuto inventare nuovi modi di affrontare la progettazione di circuiti che fossero ugualmente a bassa potenza ma potessero anche tollerare la luce, " ha detto Blauw.
Per esempio, ciò significava scambiare diodi, che possono agire come minuscole celle solari, per condensatori commutati.
Un'altra sfida è stata quella di ottenere un'elevata precisione durante il funzionamento a bassa potenza, che fa molti dei soliti segnali elettrici (come carica, corrente e tensione) più rumorosi.
Progettato come sensore di temperatura di precisione, il nuovo dispositivo converte le temperature in intervalli di tempo, definito con impulsi elettronici. Gli intervalli vengono misurati sul chip rispetto a un intervallo di tempo costante inviato dalla stazione base e quindi convertiti in una temperatura. Di conseguenza, il computer può segnalare le temperature in regioni minuscole, come un gruppo di celle, con un errore di circa 0,1 gradi Celsius.
Il sistema è molto flessibile e può essere reinventato per una varietà di scopi, ma il team ha scelto misurazioni di temperatura di precisione a causa di una necessità in oncologia. Il loro collaboratore di lunga data, Gary Luker, professore di radiologia e ingegneria biomedica, vuole rispondere a domande sulla temperatura nei tumori.
Alcuni studi suggeriscono che i tumori diventino più caldi del tessuto normale, ma i dati non sono abbastanza solidi per avere fiducia sulla questione. La temperatura può anche aiutare nella valutazione dei trattamenti contro il cancro.
"Dato che il sensore di temperatura è piccolo e biocompatibile, possiamo impiantarlo in un topo e le cellule tumorali crescono intorno ad esso, " ha detto Luker. "Stiamo utilizzando questo sensore di temperatura per indagare sulle variazioni di temperatura all'interno di un tumore rispetto al tessuto normale e se possiamo utilizzare i cambiamenti di temperatura per determinare il successo o il fallimento della terapia".
Anche mentre gli esperimenti di Luker sono in corso, Blaauw, Sylvester e Phillips aspettano con impazienza quali scopi troveranno gli altri per il loro ultimo dispositivo di microcalcolo.
"Quando abbiamo realizzato per la prima volta il nostro sistema millimetrico, in realtà non sapevamo esattamente tutte le cose per cui sarebbe stato utile. Ma una volta che l'abbiamo pubblicato, abbiamo iniziato a ricevere decine e decine e decine di richieste, " ha detto Blauw.
E quel dispositivo, il micromotore del Michigan, potrebbe rivelarsi ancora il computer più piccolo del mondo, a seconda di ciò che la comunità decide quali sono i requisiti minimi di un computer.
A che serve un piccolo computer? Applicazioni del Michigan MicroMote:
Lo studio è stato presentato il 21 giugno al Simposio 2018 sulla tecnologia e i circuiti VLSI. Il documento è intitolato "Un sistema di sensori wireless e senza batteria da 0,04 mm3 16nW con processore Cortex-M0+ integrato e comunicazione ottica per la misurazione della temperatura cellulare".
