Forscher der Pennsylvania State University haben eine neuartige Methode zum Materialgedächtnis vorgestellt, die den Mechanismen eines Zahlenkombinationsschlosses ähnelt. Dieser innovative Ansatz, genannt Rückkehrpunktgedächtnis, ermöglicht es Materialien, Informationen durch abwechselnde positive und negative Deformationen zu speichern.
Nathan Keim, außerordentlicher Professor für Physik und Leiter der Forschung, erklärte: "Bei einem Schloss führt das Drehen des Ziffernblatts in einer bestimmten Reihenfolge zu einem Ergebnis, das davon abhängt, wie das Ziffernblatt bewegt wurde." Ähnlich können Materialien mit Rückkehrpunktgedächtnis Informationen prägen und löschen, je nach den angewandten Kräften.
Die Studie zeigt, dass diese Prinzipien auf verschiedene Systeme ausgeweitet werden könnten, einschließlich der Magnetisierung von Computerfestplatten und der strukturellen Integrität fester Gesteine. Die Forschungsgruppe verwendete Computersimulationen, um zu untersuchen, wie unterschiedliche Parameter, wie die Stärke und Ausrichtung der Kräfte, die Gedächtnisbildung beeinflussen.
Ein zentrales Element ihrer Erkenntnisse sind 'Hysteronen', die Elemente in einem System repräsentieren, die möglicherweise nicht sofort auf äußere Bedingungen reagieren. Travis Jalowiec, ein ehemaliger Student, der an der Forschung mitgewirkt hat, bemerkte: "Hysteronen können kooperativ oder nicht-kooperativ interagieren, was beeinflusst, wie Sequenzen gespeichert und abgerufen werden."
Eine bedeutende Entdeckung betrifft 'frustrierte Hysteronen', die sich gegenseitig widerstehen und das Speichern von Sequenzen auch unter asymmetrischen Antriebbedingungen ermöglichen. Keim veranschaulichte dieses Konzept mit einer Analogie zu einem biegsamen Strohhalm und erklärte, wie ein leichtes Ziehen an einem Ende eine Veränderung in einem Teil des Systems auslösen kann, wodurch der Stress an anderer Stelle verringert wird.
Die Forscher glauben, dass ihre Erkenntnisse zur Entwicklung künstlicher Systeme führen könnten, die in der Lage sind, komplexe Gedächtnisspeicher zu realisieren, was möglicherweise neue mechanische Systeme ermöglicht, die ihre Umgebung wahrnehmen und Berechnungen ohne Elektrizität durchführen können. "Wenn Sie ein System schaffen können, das eine Sequenz von Erinnerungen speichert, können Sie es wie ein Zahlenkombinationsschloss verwenden, um eine spezifische Geschichte zu verifizieren," fügte Keim hinzu.
Diese bahnbrechende Arbeit, unterstützt durch das US-Energieministerium und andere Institutionen, eröffnet neue Wege für fortschrittliche Methoden zur Speicherung und Abruf von Informationen, mit Auswirkungen auf diagnostische und forensische Anwendungen.