受日本剪纸艺术启发的机械计算机无需电力即可运行
在计算机越来越小巧紧凑的今天，北卡罗来纳州立大学的研究人员却反其道而行之。他们创造了一种机械计算机，需要通过物理推拉来输入、存储和操作数据。它使用刚性塑料立方体图案来实现这一功能，完全抛弃了硅芯片和电子器件。
基本构件是 1 厘米长的聚合物立方体，由 64 个相互连接的立方体组成功能单元。这些立方体通过弹力带连接起来，拉动边缘就能重新配置结构。松手后，胶带收缩，将新的立方体位置锁定，就像三维拼图一样。
在每个 64 立方体单元中，各个立方体的上下位置实质上就像二进制数据中的 1 和 0。向上或向下推动一个立方体，就等于写入一个比特。将多个单元串联起来，就可以利用三维结构的精确几何形状编码更复杂的数据。
该系统可以通过直接推动方块进行手动控制，也可以使用磁板通过磁场远程重新配置结构。
灵感来自日本的Kirigami剪纸艺术，其中包括复杂的剪纸和折纸。通过将同样的折叠原理应用到三维材料（如这些立方体网格）中，研究人员创造出了数量惊人的可能配置来表示数据。
例如，仅一个简单的九单位集群，就有超过 362000 种可能的二进制配置可供选择。不过，研究人员表示，其潜力远不止二进制编程。这些立方体可以堆叠到五层高，从而为每单位压缩更多数据的存储方案打开了大门。
该研究的合著者李彦斌指出，能够创建独特的三维数据架构可以实现全新形式的加密和物理密码。研究小组还设想，这些可转换的三维结构可应用于触觉计算和界面，通过物理形状而不是像素来传递信息。
当然，这仍然是极早期的研究。目前的 Kirigami 原型只是展示了基本的机械原理，而实际开发编码架构和用户界面则是另一项挑战。
您可以在《科学进展》（Science Advances）杂志上发表的论文《具有稳定和高密度内存的可重编程和可重构机械计算转移结构》（Reprogrammable and Reconfigurable Mechanical Computing Metastructures with Stable and High-Density Memory）中进一步探索这台机器的工作原理。
