雖然電子晶體管和磁存儲(chǔ)器在計(jì)算速度和存儲(chǔ)密度方面具有優(yōu)勢，但機(jī)械邏輯的魯棒性有利于條件下的應(yīng)用，如高溫和輻射，同時(shí)還能保持設(shè)計(jì)的邏輯功能。近些年，機(jī)械計(jì)算在構(gòu)建智能機(jī)械系統(tǒng)方面的潛在應(yīng)用重新燃起了人們對機(jī)械計(jì)算的興趣，包括軟體機(jī)器人、微機(jī)電系統(tǒng)和機(jī)器人材料在內(nèi)的機(jī)械系統(tǒng)。超構(gòu)材料的進(jìn)展促進(jìn)了機(jī)械邏輯門的設(shè)計(jì)，力學(xué)超構(gòu)材料因具有可編程變形模式和新穎的力學(xué)性能，是設(shè)計(jì)邏輯功能的良好平臺。具有兩種不同幾何形狀的力學(xué)超構(gòu)材料可用于表示二進(jìn)制狀態(tài)0和1。通過精心設(shè)計(jì)單元之間的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)不同的邏輯門和信號傳輸。

值得注意的是，力學(xué)超構(gòu)材料的邏輯功能通常由其布局決定，一旦設(shè)計(jì)完成，在使用過程中很難改變，這限制了其在多工作場景中的應(yīng)用。此外，當(dāng)計(jì)算完成時(shí)，整個(gè)力學(xué)超構(gòu)材料系統(tǒng)通常會(huì)切換到另一個(gè)穩(wěn)態(tài)，失去原有的邏輯功能。因此，需要一個(gè)初始化策略來重復(fù)利用力學(xué)超構(gòu)材料系統(tǒng)，這一點(diǎn)尚未得到充分的探索。此外，現(xiàn)有的力學(xué)超構(gòu)材料邏輯系統(tǒng)大多功能不全或不能實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯。因此，它們不具備較強(qiáng)的機(jī)械計(jì)算能力。

近日，清華大學(xué)陳常青教授團(tuán)隊(duì)提出了一種可重編程的力學(xué)超構(gòu)材料 (ReMM)，包括基本邏輯的周期陣列和功能完整的機(jī)械邏輯門。在一系列電磁的連續(xù)激勵(lì)下，ReMM可以實(shí)現(xiàn)重新編程。由雙穩(wěn)態(tài)曲梁陣列的開關(guān)狀態(tài)分布確定的加載位置來執(zhí)行不同的邏輯功能。演示了ReMM在通用組合邏輯和時(shí)序邏輯（信息存儲(chǔ)）方面的應(yīng)用。

此外，該系統(tǒng)的信息存儲(chǔ)能力被證明有利于機(jī)械邏輯電路的緊湊設(shè)計(jì)。開發(fā)的ReMM有望為構(gòu)建具有強(qiáng)大計(jì)算能力和相對較小空間尺度的多功能和可重復(fù)使用的超構(gòu)材料提供場所，從而有利于具有嵌入式智能的機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展。相關(guān)研究發(fā)表在《Nature Communications》上。

版權(quán)聲明，部分圖片文章來源網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請通知網(wǎng)站刪除更新處理！