Komputasi dengan Lancar | Hackaday

Komputer datang dalam berbagai bentuk, tergantung pada definisi Anda. Kami telah melihat komputer dan gerbang komputer dibangun dari berbagai hal seperti kelereng, relai, dan — tentu saja — transistor. Namun, ada sistem gerbang logika yang menggunakan properti fluida yang bergerak untuk membentuk gerbang logika dan elemen bistable. Itu semua bagian yang Anda butuhkan untuk membangun komputer yang berfungsi.

Ini mungkin terdengar tidak masuk akal, tetapi ada komputer untuk keperluan umum yang dibuat menggunakan teknologi ini. Ini juga digunakan dalam aplikasi khusus di mana cairan sudah mengalir, seperti kepala pancuran, transmisi otomotif, dan di tempat-tempat di mana elektronik rentan terhadap kesalahan. Banyak yang berpikir bidang ini akan melihat kebangkitan ketika kita perlu membangun logika di tingkat molekuler untuk aplikasi nanoteknologi juga.

Dasar-dasar

Dalam bentuknya yang paling dasar, gerbang fluida menggunakan aliran sebagai logika 1 dan aliran yang lebih sedikit menjadi logika 0. Menggabungkan dua aliran bersama-sama menghasilkan gerbang OR. Menggunakan aliran suplai yang dapat Anda alihkan dengan aliran kontrol menyediakan fungsi NOT. Dengan cukup inverter dan gerbang OR, Anda dapat membangun yang lainnya.

Paten 1966 Charles Ahem

Namun, gerbang logika fluidic yang paling efektif adalah elemen bistable yang kadang-kadang dikenal sebagai penguat fluidic. Ini analog dengan RS flip-flop. Aliran suplai memberi makan perangkat dan dua port tekanan memberikan input. Jika tekanan muncul pada satu port, aliran akan terus keluar dari salah satu dari dua port output. Jika tekanan muncul di port lain sebagai gantinya, aliran akan terus keluar dari port yang berlawanan.

Flip-flop ini dirancang dalam bentuk Y dengan port kontrol tepat sebelum cabang. Jumlah tekanan yang lebih kecil dari port kontrol membuat cairan “menempel” ke satu dinding atau yang lain dan, dengan demikian, lebih suka berjalan di satu sisi Y dibandingkan yang lain.

Sejarah

Nikola Tesla mengembangkan dioda fluidic pada tahun 1920. Pada tahun 1949, seorang ekonom dari Selandia Baru, Bill Phillips, ingin memodelkan proses ekonomi Inggris dan dengan komputer yang sulit diakses dan tidak terlalu kuat, ia beralih ke komputer fluidic yang ia buat. disebut MONIAC.

Komputer menggunakan tangki air untuk mewakili berbagai bagian ekonomi. Tangki paling atas adalah perbendaharaan, dan mengubah posisi katup memungkinkan Anda menghabiskan uang dengan tarif berbeda dan melihat efeknya. Prototipe biaya sekitar £ 400 (sekitar £ 15.000 hari ini) dan dibangun dari memo. Secara total, di suatu tempat sekitar selusin mesin akhirnya dibangun, sebagian besar oleh sekolah yang menghargai bagaimana model itu dapat dimengerti secara visual. Ada replika kerja di Bank Cadangan Selandia Baru sebagai pameran yang dapat Anda lihat dalam video di bawah ini.

Namun pada kenyataannya, menggunakan air untuk merepresentasikan besaran matematis bukanlah ide baru. Pada tahun 1901, Arnold Emch mengusulkan penggunaan bobot berbentuk khusus untuk menghitung kekuatan dengan mengukur jumlah air yang dipindahkan. Menggunakan air sebagai analogi untuk integrasi juga merupakan ide lama dan “kalkulator hidrolik” tersedia pada 1930-an untuk melakukan integrasi untuk tugas-tugas khusus dan melihat adopsi yang cukup luas di Rusia hingga 1980-an.

Ide itu muncul lagi pada tahun 1957 ketika laboratorium Angkatan Darat menyadari bahwa gas buang dapat diarahkan ke salah satu dari dua jalur. Dan ini mengarah ke flip-flop “penguat fluida” yang kami sebutkan di atas. Univac membangun komputer FLODAC prototipe pada tahun 1964 untuk menunjukkan cara kerjanya.

Penguat itulah yang memungkinkan apa yang kita anggap sebagai gerbang logika. Tentu saja, mereka tidak terlalu cepat, tetapi mereka sangat kuat dibandingkan dengan, katakanlah, relai, atau perangkat elektronik yang sensitif terhadap masalah kebisingan, pelepasan listrik statis, dan getaran. Beberapa pesawat eksperimental, seperti kendaraan udara tak berawak MAGMA BAE, menggunakan fluidic thrust vectoring untuk mengontrol knalpot jet, sesuatu yang mungkin sulit dilakukan dengan 555. Jadi, meskipun konsumsi air komputer desktop Anda akan dibatasi untuk pendinginan, ada aplikasi di mana itu akan sulit untuk melakukannya dengan cara lain.

Saat kita membuat hal-hal kecil di mana elektron tidak berperilaku, kita mungkin melihat metode ini mendapatkan kesempatan baru dalam kehidupan. Selain itu, Universitas Rice dan Harvard telah menggunakan fluidics untuk membuat robot, dan Anda dapat melihat apa yang mereka lakukan dalam video di bawah ini.

Kami telah melihat penambah air sebelumnya. Ternyata, Anda dapat membuat gerbang logika dari hampir semua hal.