[رزیتا]

نانو حافظه‌هاي مغناطيسي

اين روزها فناوري نانو در حوزه‌هاي مختلف مربوط به فناوري اطلاعات و ارتباطات تأثير گذار است. يکي از اين حوزه‌ها طراحي حافظه‌هاي مغناطيسي و انواع ‌‌هاردديسک‌ها است. پژوهشگران در تلاش هستند تا ضمن کوچک‌تر کردن ابعاد حافظه‌ها، کيفيت، ظرفيت و امکانات آنها را نيز ارتقاء دهند.

يکي از ابتکار عمل‌هاي به کار رفته در اين زمينه، استفاده از مواد آلياژي و مغناطيسي سخت است.

به تازگي برخي از پژوهشگران موفق به ساخت نانو حافظه‌هاي مغناطيسي شدند و گامي براي توليد ‌هاردديسک‌هاي مغناطيسي برداشته اند. به گفته پژوهشگران نانو ذرات مغناطيسي، امکان رفتار مغناطيسي موضعي و مستقل در يک محيط دو بعدي تحت تأثير ميدان متغير را فراهم مي‌کنند.

امتياز اين محيط‌ها نسبت به محيط‌هاي چند لايه‌اي، تک اندازه بودن نانو ذرات و حذف به هم کنش تبادلي در فاصله بين آنهاست و اين خواص از لحاظ کاربرد در حافظه‌ها، منجر به افزايش پايداري ذرات مي‌شود.

از سوي ديگر شاهد افزايش ظرفيت به واسطه نانو متري بودن دانه‌ها، هستيم. با استفاده از اين فناوري مي‌توان مشکل بسياري از صنايع از جمله صنعت الکترونيک را به ويژه در زمينه ساخت‌ ‌هاردديسک‌هاي مغناطيسي حل کرد.

يکي ديگر از مفاهيمي که آرام آرام در اين زمينه در حال شکل گرفتن است، مفهوم جالب و پيچيده DNA computing است.

امروزه در طراحي و ساخت رايانه‌ها و پردازنده‌ها، انقلاب بزرگي در حال رخ دادن است. متخصصان با بهره‌گيري از طبيعت اطراف خود دست به ابتکارات جالبي زده‌اند که جديدترين آنها فناوري DNA computing) رايانه‌هاي DNA يا (Deoxyribo Nucleic Acid است.

هوشمندي اين رايانه‌ها تا حدي است که طبق ژنتيک و DNA موجودات زنده طراحي شده است و کار مي‌کند.

در واقع مي‌توان گفت ميليون‌ها ابر رايانه طبيعي در درون بدن ما وجود دارند. مولکول‌هاي DNA ماده تشکيل دهنده ژن انسان‌ها به شمار مي‌روند که داراي پتانسيلي هستند که پردازشي چندين بار سريع‌تر از قوي‌ترين پردازشگر يا حتي مجموعه‌اي از پردازشگرهاي ساخته شده توسط بشر، را ممکن مي‌کنند.

کار با مولکول‌هاي DNA داراي معادلات پيچيده‌اي است. با اين که در دوران کودکي اين فناوري به سر مي‌بريم، اما DNA computing‌ها قابليت ذخيره ميلياردها برابر اطلاعات در مقايسه با حافظه‌هاي کنوني يک رايانه معمولي را دارند و اين ويژگي‌ها تفاوت اين نسل از پردازنده‌ها را با پردازنده‌هاي گذشته مشخص مي‌کنند. يکي از اهداف مهم از محاسبات DNA، طراحي رايانه‌هايي براساس مولکول‌هاي DNA است که بتوانند در آينده جايگزين رايانه‌هايي با پايه سيليکوني شوند. ساخت رايانه مولکولي در سال 1961 به وسيله «فيمن» پيشنهاد شد، اما معرفي اين محيط با چاپ مقاله پژوهشگري به نام «آدلمن» در Science با عنوان استفاده از DNA براي حل بهتر مسائل در سال 1994 صورت گرفت.

در اين مقاله وي به حل يک مسأله پيچيده رياضي موسوم به «مسير هميلتوني» با هفت رأس پرداخته بود. در اين مسأله يگ گراف کوچک با استفاده از مولکول‌هاي DNA رمزگذاري و عمليات محاسبات با پروتکل استاندارد و بر مبناي آنزيم‌ها اجرا مي‌شود.

اين آزمايش امکان انجام محاسبات در سطح مولکولي را اثبات کرد. نتيجه اين محاسبات نشان داد که DNA داراي پتانسيلي قوي براي انجام محاسبات به صورت موازي و با قدرت بالا است.

از آن پس الگوريتم‌هاي ديگري براي حل محاسبات پيچيده و همچنين پياده سازي گيت‌هاي منطقي ارايه شد. سه سال بعد از کشف آدلمن پژوهشگران دانشگاه «رچستر» گيت‌هاي منطقي را توسعه دادند.

توليد گيت‌هاي منطقي متشکل از DNA توسط تيم پژوهشي رچستر نخستين گام به سوي ساختن يک رايانه با ساختاري مشابه رايانه‌هاي شخصي الکترونيکي است.

به جاي استفاده از سيگنال‌هاي الکتريکي براي انجام عمليات منطقي، اين گيت‌هاي منطقي براساس کدهاي DNA عمل مي‌کنند.

آنها تعدادي از مواد ژنتيکي را به عنوان ورودي شناسايي مي‌کنند و پس از اتصال اين اجزا به يکديگر، يک خروجي منفرد را تشکيل مي‌دهند. براي مثال يک گيت ژنتيکي به نام And، دو DNA ورودي را با استفاده از قوانين شيميايي به يکديگر پيوند و يک ساختار را تشکيل مي‌دهد. درست همانند حالتي که دو عدد لوگو توسط يک لوگو سوم به هم متصل مي‌شوند.

پژوهشگران معتقد هستند که اگر اين گيت‌هاي منطقي به وسيله ميکروچيپ‌ها با يکديگر ترکيب شوند، تحول بزرگي در ساخت DNA رايانه‌ها به وجود خواهد آمد.