همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: در دنیایی که هر میلیثانیه اهمیت دارد، فیزیکدانان به دنبال پاسخ یک سوال بزرگ بودند: کمترین انرژی ممکن برای انجام یک کار چقدر است؟ پاسخی که به تازگی منتشر شده، نه تنها یک دستاورد علمی، بلکه کلید ساخت دستگاههایی است که شاید هیچگاه داغ نشوند و سرعتشان از تصور ما فراتر رود.
یک «پلیس راهنماییورانندگی» در دنیای اتمها
تصور کنید ابزاری در دست دارید که میتواند «نشت» انرژی را در ابعادی که حتی با قویترین میکروسکوپها دیده نمیشود، ردیابی کند. تیمی مشترک از دانشگاه استنفورد و آمستردام در نشریه Nature Physics از روشی پرده برداشتهاند که مانند یک «پلیس راهنماییورانندگی» در دنیای اتمها عمل میکند. آنها با استفاده از ذراتی به نام «نقاط کوانتومی»، توانستهاند دقیقاً بفهمند انرژی کجا و چگونه هدر میرود. این کشف، همان تکه گمشده پازلی است که به ما اجازه میدهد دستگاههایی بسازیم که با کمترین باتری، بیشترین سرعت ممکن را به نمایش بگذارند.
جاسوسی در قلمرو کوانتوم
همه چیز از یک مشکل قدیمی شروع شد: وقتی دستگاههای الکترونیکی ما کار میکنند، انرژی از تعادل خارج میشود و به شکل گرما هدر میرود. تا به امروز، اندازهگیری این هدررفت در ابعاد بسیار کوچک غیرممکن بود. اما دانشمندان در دستاوردی که همین چند ساعت پیش جهانی شد، از «نقاط کوانتومی» (Quantum Dots) بهعنوان حسگر استفاده کردند. این نقاط مانند گویهای درخشانی هستند که با کوچکترین تغییر در جریان انرژی، رنگ و نورشان تغییر میکند و رازهای درونمدارها را فاش میسازند.
فرمول مخفی برای سرعت بینهایت
این تحقیق که با ترکیب نظریههای پیچیده فیزیک و هوش مصنوعی انجام شده، به یک نتیجه شگفتانگیز رسیده است. محققان توانستند «تولید انتروپی» یا همان بینظمی را در لحظه اندازهگیری کنند. این یعنی ما حالا میدانیم سقف سرعت یک تراشه کجاست. این کشف به مهندسان اجازه میدهد تا مرزهای سرعت پردازندهها را تا جایی پیش ببرند که قبلاً به دلیل ترس از ذوبشدن مدارها، جرئت نزدیکشدن به آن را نداشتند.
هوش مصنوعی در خدمت فیزیک ناب
یکی از بخشهای جذاب این پروژه، حضور پررنگ یادگیری ماشین (Machine Learning) است. هوش مصنوعی در این آزمایش نقش مترجم را ایفا کرده است؛ دادههای خام و نامفهوم از دنیای کوانتوم را دریافت کرده و آنها را به الگوهای قابلفهم برای انسان تبدیل کرده است. این همکاری میان «مغز مصنوعی» و «فیزیک اتمی»، راه را برای ساخت نسل جدیدی از ابررایانهها هموار کرده که مصرف انرژیشان به طرز خندهداری کم خواهد بود.
بیشتربخوانید :
خداحافظی با داغشدن گوشیها
شاید بپرسید این کشف در زندگی روزمره ما چه تاثیری دارد؟ پاسخ ساده است: بهینهسازی مطلق. با درک دقیق مسیرهای اتلاف انرژی، تولیدکنندگان نیمههادی میتوانند مسیرهای جدیدی برای جریان الکتریسیته طراحی کنند که هیچ گرمای اضافهای تولید نکند. این یعنی عمر باتریهای ما چندین برابر میشود و دیگر نیازی به فنهای پر صدا در لپتاپها یا سیستمهای خنککننده پیچیده در گوشیها نخواهد بود.
تکنولوژی برای درک فرآیندهای حیاتی بدن
این پایان ماجرا نیست. دانشمندان معتقدند این روش اندازهگیری، تنها برای الکترونیک نیست. آنها امیدوارند در مرحله بعد، از این تکنولوژی برای درک بهتر فرآیندهای حیاتی در سلولهای بدن انسان استفاده کنند. جایی که انرژی به ظریفترین شکل ممکن منتقل میشود و هر کشفی در آن میتواند به درمان بیماریهای سخت کمک کند.