Les chercheurs de l’Université Michigan créent le plus petit « ordinateur » au monde

L’annonce d’ANN ARBOR-IBM d’avoir produit le plus petit ordinateur au monde en mars a soulevé quelques sourcils à l’Université du Michigan, où se trouvait l’ancien champion de l’informatique minuscule.

Maintenant, l’équipe du Michigan est encore plus petite, avec un appareil qui mesure à peine 0,3 mm d’un côté-éclipsé par un grain de riz.

La raison de la curiosité est que la demande d’IBM appelle à un réexamen de ce qui constitue un ordinateur. Les systèmes précédents, y compris le Michigan Micro Mote 2x2x4mm, conservent leur programmation et leurs données même lorsqu’ils ne sont pas alimentés en externe.

Débranchez un ordinateur de bureau, et son programme et les données sont toujours là quand il démarre lui-même une fois le pouvoir est de retour. Ces nouveaux microdispositifs, d’IBM et maintenant du Michigan, perdent toute programmation et données antérieures dès qu’ils perdent de la puissance.

"Nous ne sommes pas sûrs s’ils devraient être appelés ordinateurs ou non. C’est plus une question d’opinion si elles ont la fonctionnalité minimale requise ", a déclaré David Blaauw, professeur de génie électrique et informatique, qui a dirigé le développement du nouveau système avec Dennis Sylvester, également professeur de l’ECE, et Jamie Phillips , un professeur Arthur F. Thurnau et professeur de l’ECE.

En plus de la RAM et du photovoltaïque, les nouveaux dispositifs informatiques ont des processeurs et des émetteurs et récepteurs sans fil. Parce qu’ils sont trop petits pour avoir des antennes radio conventionnelles, ils reçoivent et transmettent des données avec la lumière visible. Une station de base fournit de la lumière pour l’alimentation et la programmation et reçoit les données.

L’un des grands défis de la fabrication d’un ordinateur d’environ 1 / 10ème de la taille d’IBM était de savoir comment fonctionner à très faible puissance lorsque l’emballage du système devait être transparent. La lumière provenant de la station de base et de la propre DEL de transmission de l’appareil peut induire des courants dans ses minuscules circuits.

« Nous devions fondamentalement inventer de nouvelles façons d’aborder la conception de circuits qui seraient tout aussi peu puissantes, mais qui pourraient aussi tolérer la lumière », a déclaré M. Blaauw.

Par exemple, cela signifiait échanger des diodes, qui peuvent agir comme de minuscules cellules solaires, pour des condensateurs commutés.

Un autre défi consistait à atteindre une précision élevée tout en fonctionnant à faible puissance, ce qui rend plus bruyant plusieurs des signaux électriques habituels (comme la charge, le courant et la tension).

Conçu comme un capteur de température de précision, le nouvel appareil convertit les températures en intervalles de temps, définis avec des impulsions électroniques. Les intervalles sont mesurés sur la puce par rapport à un intervalle de temps constant envoyé par la station de base, puis convertis en une température. En conséquence, l’ordinateur peut signaler des températures dans des régions minuscules - comme un groupe de cellules - avec une erreur d’environ 0,1 degré Celsius.

Le système est très flexible et pourrait être réinventé à des fins diverses, mais l’équipe a choisi des mesures de température précises en raison d’un besoin en oncologie. Leur collaborateur de longue date, Gary Luker, professeur de radiologie et d’ingénierie biomédicale, veut répondre à des questions sur la température dans les tumeurs.

Certaines études suggèrent que les tumeurs sont plus chaudes que les tissus normaux, mais les données ne sont pas assez solides pour être fiables sur le problème. La température peut également aider à évaluer les traitements contre le cancer.

"Puisque le capteur de température est petit et biocompatible, nous pouvons l’implanter dans une souris et les cellules cancéreuses se développent autour d’elle", a déclaré Luker. "Nous utilisons ce capteur de température pour étudier les variations de température dans une tumeur par rapport aux tissus normaux et si nous pouvons utiliser les changements de température pour déterminer le succès ou l’échec de la thérapie."

Même si les expériences de Luker se déroulent, Blaauw, Sylvester et Phillips attendent avec impatience les objectifs que d’autres trouveront pour leur dernier appareil de micro-informatique.

« Lorsque nous avons créé notre système millimétrique, nous ne savions pas exactement toutes les choses pour lesquelles il serait utile. Mais une fois que nous l’avons publié, nous avons commencé à recevoir des dizaines et des douzaines de demandes de renseignements », a déclaré M. Blaauw.

Et cet appareil, le Michigan Micro Mote, pourrait même devenir le plus petit ordinateur du monde - en fonction de ce que la communauté décide sont les exigences minimales d’un ordinateur.

À quoi sert un petit ordinateur ? Applications du Michigan Micro Mote :

  • Détection de la pression à l’intérieur de l’œil pour le diagnostic du glaucome
  • Etudes de cancer
  • Surveillance du réservoir d’huile
  • Surveillance de processus biochimique
  • Surveillance : audio et visuelle
  • Petites études d’escargots

L’étude a été présentée le 21 juin aux symposiums de 2018 sur la technologie et les circuits VLSI. Le papier est intitulé "Un système de capteur sans fil et sans pile de 0,04 mm3 de 16nW avec processeur Cortex-M0 + intégré et communication optique pour la mesure de température cellulaire".

Le travail a été réalisé en collaboration avec Mie Fujitsu Semiconductor Ltd. Japon et Fujitsu Electronics America Inc.

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