Tulevaisuuden tietokone pyörii ehkä valolla sähkön sijasta. Kuva: NandezNDK/Wikimedia Commons
Tulevaisuuden tietokone pyörii ehkä valolla sähkön sijasta. Kuva: NandezNDK/Wikimedia Commons

Keksintö on askel kohti valolla toimivia tietokoneita.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet rakentamaan laskimen, joka suorittaa laskutehtävät valon avulla.

He esittelivät Science Advances -tiedelehdessä täysin valolla toimivan loogisen piirin. Yliopiston mukaan se on ensimmäinen maailmassa.

Laskin muodostuu poikittaisista nanolangoista. Se pystyy tekemään valon avulla esimerkiksi yhteen- ja vähennyslaskuja. Keksintö on askel kohti optista tietokonetta.

”Se on perimmäinen tavoite”, sanoo hanketta vetänyt tutkijatohtori Henri Jussila.

”Osoitimme, että nanorakenne suoriutuu laskutoimituksista siinä kuin yksinkertainen taskulaskin. Erona on, että sähkön sijaan laskuoperaatiot suoritetaan valon avulla”, Jussila sanoo.

Hänen mukaansa optisia piirejä on esitelty ennenkin, mutta ensimmäisen kerran sillä demottiin laskuoperaatioita.

Laskimessa käytettiin kahdenlaisia, eri materiaalista tehtyjä nanolankoja. Niiden pituus oli kymmenen mikrometriä ja paksuus sata nanometriä eli viidessadasosa hiuksen paksuudesta. Langat välittävät fotoneita eli valoa.

Tutkijat kokosivat rakenteen hiusten kampaamista muistuttavalla tekniikalla. Sen avulla langat saatiin järjestetyksi tarkasti haluttuun suuntaan.

Eri aineista tehdyt langat ovat laskimessa kohtisuorassa eli 90 asteen kulmassa toisiinsa nähden, kertoo tutkimusryhmän johtaja professori Zhipei Sun.

Valon ominaisuudet – aallonpituus ja polarisaatio – vaikuttavat siihen, kummanlainen lanka valoon reagoi.

Valolla toimiva looginen piiri operoi nollilla ja ykkösillä siinä missä tavallinenkin. Piirin ulostulossa ei valoa tarkoittaa nollaa, valo ykköstä.

Mitä hyötyä valolla toimivasta piiristä tai tietokoneesta sitten olisi?

Valolla laskenta voisi olla äärimmäisen nopeaa. Siinä ei synny energiahäviötä, jota syntyy, kun sähkövirta lämmittää koneen osia. Valoa voisi mahdollisesti käyttää myös aivan uusin tavoin.

Sunin mukaan optisessa piirissä voisi esimerkiksi ajaa monta operaatiota rinnakkain eri värisillä valoilla eli eri aallonpituuksilla. Se tekisi laitteen paljon tehokkaammaksi.

”Nykyiset tietokoneet ovat melko hyviä, mutta valolla on eri ominaisuudet. Se avaa uusia mahdollisuuksia. Emme vielä tiedä, mitä kaikkea siitä voi seurata”, Jussila sanoo.

Optisen tietokoneen toteuttamiseen ei myöskään ole yhtä mallia, vaan se voisi toimia monella tavalla.

Professori Sun sanoi joka tapauksessa pitävänsä optisen tietotekniikan näkymiä lupaavina.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä29199
Liittynyt16.3.2005

Aalto-yliopiston laskin toimii valolla ensimmäisenä maailmassa

Käyttäjä5109 kirjoitti: En ymmärtänyt yhtään mitään, kyllähän valolla toimivia laskimia on ollut niin aina, laskimen alkuajoista saakka. Itsellänikin on yksinkertaisimmat toimitukset suorittava. Laskimessasi on valokenno tuottamassa sähköä jolla itse elektroniikka toimii. Kuten nimikin sanoo, elektroniikka on elektronien kulun ohjamista elektroneilla. Kaikki kaupalliset tietokoneet toimivat niin. Tietoliikenne voi olla optista, mutta se muutetaan sähkösignaaleiksi ennen kuin tietokone voi sitä...
Lue kommentti
Tämä muumio löytyy Torinon egpytiläisestä museosta. Kuva: Dr Stephen Buckley, University of York
Tämä muumio löytyy Torinon egpytiläisestä museosta. Kuva: Dr Stephen Buckley, University of York

Muumiointi aloitettiin jo esihistoriallisena aikana, paljon ennen faaraoiden aikaa. Resepti pysyi samana vuosituhansia.

Muumion resepti paljastui, kun Torinon egyptiläisessä museossa olevaan muumioon sovellettiin rikospaikkatutkinnassa käytettyjä kemiallisia testejä. Tutkittu muumio oli palsamoitu 3 700–3 500 ennen ajanlaskumme alkua.

”Tämä muumio kirjaimellisesti ruumiillistaa palsamointimenetelmän, joka oli Egyptin muumiointikulttuurin sydämessä neljän vuosituhannen ajan”, arkeologi Stephen Buckley sanoi BBC:lle.

Egyptiläisen muumiopalsamin perusresepti sisältää:

* kasviöljyä, mahdollisesti seesamiöljyä

* kasvi- tai juuriuutetta, mahdollisesti sarakasveista

* kasviperäistä kumia, mahdollisesti akaasiasta

* havupuun pihkaa, luultavasti männystä

Öljyn ja pihkan seos suojaa bakteereita vastaan, ja se estää muumiota mädäntymästä.

Buckley alkoi etsiä reseptiä vuosia sitten. Hän ja hänen kollegansa tutkivat kemikaaleja muinaisista rievuista, joihin muumio oli kiedottu. Nämä tekstiilit ovat osa pohjoisenglantilaisen Boltonin museon Egypti-kokoelmaa.

Kankaat ajoitettiin noin vuoden 4000 eaa. paikkeille. Muumioinnin on uskottu alkaneen vasta paljon myöhemmin, vuoden 2600 eaa. paikkeilla, kun suuret pyramidit rakennettiin.

Ryhmä löysi siis todisteen, että muumiointi aloitettiin Egyptissä jo esihistoriallisena aikana eli ennen kirjoitustaidon käyttöönottoa.

Tämän jälkeen tutkijat suuntasivat Torinon museon muumioiden kimppuun. Niitä ei ollut koskaan museotarkoituksessa käsitelty nykyaikaisilla kemikaaleilla, joten ryhmä saattoi tutkia alkuperäistä egyptiläistä palsamointikemiaa.

”Yhdistelemällä kemiallista analyysiä näköhavaintoihin, geenikartoituksiin, radiohiiliajoitukseen ja käärinliinan mikroskooppianalyysiin varmistuimme, että kyseessä on 20–30-vuotiaana kuollut mies, joka muumioitiin vuoden 3 600 eaa. paikkeilla”, egyptologi Jana Jones kertoo BBC:lle.

Löydöksen merkitys on siinä, että samaa reseptiä käytettiin noin 2 000 vuotta myöhemmin faaraoiden muumiointiin.

”Jonkinlainen yleisegyptiläinen identiteetti oli siis olemassa jo kauan ennen kuin faaraoiden Egyptin sivilisaatio muodostui vuoden 3100 eaa. paikkeilla”, Buckley sanoo.

Tutkimus julkaistiin Journal of Archaeological Science -lehdessä.

Vähentäminen auttaa löydösten mukaan vain suurkuluttajia, joita on alle viisi prosenttia väestöstä.

Suolan käytön vähentämistä pidetään tärkeänä keinona ehkäistä sydän- ja verisuonitauteja. Maailman terveysjärjestö WHO suosittaa käyttämään ruokasuolaa alle viisi grammaa päivässä.

Arvostetussa lääketieteen lehdessä Lancetissa julkaistun tuoreen tutkimuksen mukaan suolan käytön vähentäminen hyödyttää vain niitä, jotka käyttävät sitä yli 12,7 grammaa päivässä eli yli 2,5 teelusikallista. Sen verran saa kolmesta isosta pussillisesta perunalastuja.

Alle viisi prosenttia kehittyneiden maiden ihmisistä kuluttaa näin paljon suolaa. Suomalaiset miehet syövät sitä keskimäärin vajaat kymmenen ja naiset noin seitsemän grammaa päivässä.

Enemmistöllä pieni suolan eli natriumkloridin lisäys ei tutkimuksen mukaan vaikuta sydän- ja verisuonisairauksiin mitenkään. Vähän suolaa käyttävillä pieni suolan käytön lisäys jopa vähensi riskiä sairastua sydän- ja verisuonisairauksiin.

”Tutkimuksemme lisää todisteita siitä, että kohtuullisesti käytettynä natriumista voi olla hyötyä sydämelle ja verenkierrolle, mutta hyvin vähän tai hyvin paljon käytettäessä siitä voi ollakin haittaa”, sanoi pääkirjoittaja Andrew Mente kanadalaisesta McMaster-yliopistosta The Guardian-lehdelle.

”Tällaisia tuloksia voi odottaa mistä tahansa tärkeästä ravintoaineesta. Kehomme tarvitsee natriumia. Kysymys on vain määrästä”, hän sanoi.

Lancetin tutkimus perustuu Pure-kohorttitutkimukseen, jossa seurataan pitkän aikaa suurten ihmisjoukkojen elämää rikkaissa ja köyhissä maissa eri mantereilla.

Suolankäyttöä ja sydänterveyttä käsittelevään analyysiin kelpuutettiin 255 ihmisyhteisöä 18 maasta eli yhteensä 82 500 ihmistä. Heitä seurattiin keskimäärin kahdeksan vuotta.

Tutkijat jakoivat nämä yhteisöt kolmeen kastiin suolankulutuksen mukaan. Vähiten ruokasuolaa käyttävässä kolmanneksessa päivittäinen keskiarvokulutus jäi alle 11,3 gramman. Heillä suolan käytön lisääminen yllättäen vähensi sydän- ja verisuonitautien esiintyvyyttä. Lisägramma päivittäiseen suola-annokseen tarkoitti yhtä sydän- ja verisuonitautitapausta vähemmän tuhannelle ihmiselle vuodessa.

Keskimmäisessä kolmanneksessa eli 11,3–12,9 grammaa suolaa henkeä kohti syövissä yhteisöissä lisägramma päivässä ei vaikuttanut sydän- ja verisuonitapauksiin käytännössä mitenkään.

Eniten suolaa käyttävässä eli yli 12,9 grammaa nauttivassa kolmanneksessa lisägramma suolaa lisäsi vain vähän sydän- ja verisuonitautien riskiä.

Vahvaa osoitusta suolan käytön lisäämisen haitoista sydämelle löytyi Kiinasta, jossa suolaa käytettiin keskimäärin 14,2 grammaa päivässä.

Suolan käyttöä pyritään hillitsemään ympäri maailmaa.

Euroopassa ja Yhdysvalloissa tehdyt kliiniset tutkimukset osoittavat laajalla rintamalla, että suolan käytön lisäys kohottaa varsin suoraviivaisesti verenpainetta. Korkea verenpaine taas on tilastollisesti vahvasti yhteydessä aivoverenkierron häiriöihin sekä sydän- ja verisuonisairauksiin.

”Näistä yhteyksistä ei ole juuri epäilyä”, sanoo epidemiologi ja professori Jussi Huttunen, joka toimi pitkään Kansanterveyslaitoksen eli nykyisen THL:n pääjohtajana.

Pure-tutkijat kuitenkin havaitsivat aineistossaan suolankäytön kohottavan verenpainetta vain siinä kolmanneksessa yhteisöjä, joka käytti suolaa eniten.

He myös kyseenalaistivat sen, että suola vaikuttaa sydän- ja verisuonitautien riskiin verenpaineen kautta.

Siitä, että suola kohottaa verenpainetta ja kohonnut verenpaine on yhteydessä sydän- ja verisuonitauteihin, ei voi heidän mukaansa oikaista johtopäätökseen, että suolan vaikutusmekanismi tauteihin kulkisi vain verenpaineen kautta.

Pure-aineistossa suolan yhteydet sydänterveyteen eivät juurikaan liittyneet suolan yhteyksiin verenpaineeseen.

Pure-tutkijat suosittavat, että terveysvalistusta suolankäytön vähentämiseksi harjoitetaan vain niissä yhteisöissä, joissa suolaa käytetään keskimäärin yli 12,7 grammaa päivässä.

Huttunen ei tätä kannata.

”Tuskin tämä mitenkään muuttaa tämänhetkistä terveyspolitiikkaamme. Suosittelemme jatkossakin suolan vähennystä tavoitteena verenpaineen lasku ja verenpaineeseen liittyvien sairauksien vähentäminen”, hän sanoo.

”Terveysvalistusta ei voi suunnata vain keskiarvoille. Monissa väestöissä on yksilöitä, jotka käyttävät aivan liikaa suolaa.”

Huttunen arvelee, että tutkimuksen vahvuus – iso maantieteellinen kattavuus ja isot aineistot – voi myös olla sen heikkous.

Kun asioita katsoo maailmalaajuisesti hyvin yleisellä tasolla, monet yhteydet katoavat. Se ei tarkoita, etteikö yhteyksiä voisi paikallisesti olla. Tarkasti rajattu kliininen tutkimus voi kertoa enemmän kuin valtava aineisto.