کوچک‌ترین کامپیوتر جهان؛ دستگاهی کوچک‌تر از دانه برنج چه کار می‌کند؟

یکی از مشهورترین پاسخ‌ها به سؤال «کوچک‌ترین کامپیوتر جهان چیست؟»، دستگاهی در مقیاس ۰٫۳ میلی‌متر است که دانشگاه میشیگان در سال ۲۰۱۸ معرفی کرد. البته ماجرا فقط به اندازه محدود نمی‌شود؛ حتی سازندگان دستگاه هم درباره اینکه باید آن را کامپیوتر بنامیم، بحث داشتند. گزارش دانشگاه میشیگان

در ادامه، با این دستگاه، کاربردهایش و پیشرفت‌های تازه‌ای آشنا می‌شویم که کامپیوترهای میکروسکوپی را به مغز ربات‌های بسیار کوچک تبدیل کرده‌اند.

کوچک‌ترین کامپیوتر جهان را چه کسی ساخته است؟

دانشگاه میشیگان از نام‌های اصلی در توسعه کامپیوترهای مینیاتوری است. پروژه معروف این دانشگاه، «میشیگان میکرو موت» با نام انگلیسی Michigan Micro Mote یا M3، پیش از معرفی دستگاه سال ۲۰۱۸ هم شناخته شده بود.

موزه تاریخ کامپیوتر در گزارشی مربوط به مارس ۲۰۱۵، میکرو موت را سیستمی چندلایه با پردازنده، حافظه، حسگر، باتری، سلول خورشیدی و ارتباط رادیویی معرفی کرده است. نمونه‌های آن برای اندازه‌گیری دما، فشار یا ثبت تصویر طراحی شده بودند.

این جزئیات یک تفاوت مهم را روشن می‌کند: میکرو موت صرفاً یک پردازنده کوچک نبود؛ اجزای لازم برای دریافت اطلاعات، پردازش و انتقال آن‌ها را کنار هم داشت.

رقابت میشیگان و IBM از کجا شروع شد؟

در مارس ۲۰۱۸، IBM دستگاهی با ابعاد اعلام‌شده ۱ در ۱ میلی‌متر معرفی کرد. چند ماه بعد، دانشگاه میشیگان از سیستم کوچک‌تری در مقیاس ۰٫۳ میلی‌متر خبر داد. گزارش بخش نوآوری دانشگاه میشیگان

بااین‌حال، هدف دو پروژه یکسان نبود. IBM در برنامه «Crypto-anchors» به دنبال راه‌هایی برای شناسایی اصالت کالا و مقابله با محصولات تقلبی بود؛ موضوعی که کامپیوترهای بسیار کوچک می‌توانستند در آن نقش داشته باشند. گزارش رویداد Think 2018 در وب‌سایت IBM

دستگاه میشیگان چقدر کوچک است و چه مشخصاتی دارد؟

عدد ۰٫۳ میلی‌متر، اندازه تقریبی مطرح‌شده در معرفی عمومی دستگاه است. برای بررسی دقیق‌تر، مقاله پژوهشی حجم کل سیستم مونتاژشده را ۰٫۰۴ میلی‌متر مکعب گزارش می‌کند. این دو عدد، دو شیوه متفاوت بیان اندازه‌اند؛ نباید دستگاه را الزاماً مکعبی با ضلع دقیق ۰٫۳ میلی‌متر در نظر گرفت.

مشخصات زیر از مقاله پژوهشی ارائه‌شده در کنفرانس VLSI سال ۲۰۱۸ استخراج شده‌اند.

مشخصه	سیستم سنجش دمای میشیگان، معرفی‌شده در سال ۲۰۱۸
حجم سیستم مونتاژشده	۰٫۰۴ میلی‌متر مکعب
پردازنده	Cortex-M0+ قابل‌برنامه‌ریزی
حافظه	SRAM اختصاصی
منبع انرژی	دریافت انرژی از نور، بدون باتری
روش ارتباط	ارسال و دریافت اطلاعات با نور
توان مصرفی گزارش‌شده	۱۶ نانووات در شرایط آزمایش
کاربرد آزمایش‌شده	اندازه‌گیری دما در مقیاس مجموعه‌های سلولی

این کامپیوتر بدون باتری چگونه کار می‌کند؟

در این ابعاد، تأمین انرژی و ارتباط با دستگاه به‌اندازه ساخت پردازنده اهمیت دارد. پژوهشگران برای سیستم سال ۲۰۱۸ از نور استفاده کردند.

یک ایستگاه بیرونی، نور لازم برای تأمین انرژی و ارسال برنامه را فراهم می‌کند. دستگاه برنامه را دریافت و اجرا می‌کند، دما را اندازه می‌گیرد و نتیجه را با سیگنال‌های نوری برمی‌گرداند.

بنابراین، «بدون باتری» بودن به معنی بی‌نیازی از انرژی نیست؛ انرژی از بیرون و به کمک نور تأمین می‌شود. همچنین اندازه بسیار کوچک حسگر را باید جدا از تجهیزات بیرونیِ لازم برای کارکرد آن در نظر گرفت. جزئیات این سازوکار در مقاله فنی دستگاه توضیح داده شده است.

چرا عنوان «کوچک‌ترین کامپیوتر جهان» قطعی نیست؟

معمولاً انتظار داریم کامپیوتر پس از خاموش‌شدن، برنامه‌ها و اطلاعات ذخیره‌شده‌اش را حفظ کند. اما طبق گزارش میشیگان، دستگاه‌های بسیار کوچک معرفی‌شده توسط این دانشگاه و IBM در سال ۲۰۱۸، با قطع تغذیه برنامه و داده‌های قبلی خود را از دست می‌دهند.

همین محدودیت باعث شد پژوهشگران درباره حداقل ویژگی‌های لازم برای نامیدن یک دستگاه به‌عنوان «کامپیوتر» بحث کنند. پس پاسخ این سؤال به تعریف ما از کامپیوتر هم بستگی دارد. توضیح پژوهشگران میشیگان

کامپیوترهای میکروسکوپی چه کاربردی دارند؟

ارزش این فناوری زمانی روشن می‌شود که بخواهیم اطلاعات را از فضایی بسیار محدود جمع‌آوری کنیم؛ جایی که یک حسگر معمولی بیش از حد بزرگ است.

بررسی دما در پژوهش‌های زیستی

سیستم میشیگان برای اندازه‌گیری دقیق دما توسعه یافت. یکی از انگیزه‌های پژوهشگران، بررسی تفاوت دمای بافت توموری و بافت عادی و مطالعه ارتباط تغییرات دما با پاسخ به درمان بود.

این موضوع یک کاربرد پژوهشی است؛ نباید آن را به معنی وجود دستگاهی آماده برای تشخیص یا درمان سرطان در انسان دانست. توضیحات دانشگاه میشیگان درباره هدف پروژه

حسگرهای کوچک برای محیط اطراف

کامپیوترهای مینیاتوری با مفهوم «غبار هوشمند» هم ارتباط دارند؛ حسگرهای بسیار کوچکی که می‌توانند شرایط محیط را اندازه‌گیری و اطلاعات را منتقل کنند.

موزه تاریخ کامپیوتر، پایش شرایط مؤثر بر کشاورزی و دامداری و بررسی حرکت جانوران را از کاربردهای مطرح‌شده برای این حوزه برمی‌شمارد. البته قابلیت هر دستگاه به حسگر، منبع انرژی و روش ارتباط آن وابسته است؛ نمی‌توان همه این کاربردها را به نمونه ۰٫۳ میلی‌متری نسبت داد. توضیح مفهوم غبار هوشمند

تازه‌ترین پیشرفت مرتبط؛ کامپیوترهایی درون ربات‌های میکروسکوپی

یکی از پیشرفت‌های تازه و مرتبط، در دسامبر ۲۰۲۵ معرفی شد: پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا و میشیگان، ربات‌های میکروسکوپیِ خودمختار و قابل‌برنامه‌ریزی ساختند که کامپیوتر کوچکی را درون خود جای داده‌اند.

طبق گزارش رسمی دانشگاه میشیگان، ابعاد هر ربات حدود ۰٫۲ در ۰٫۳ در ۰٫۰۵ میلی‌متر است. این اندازه به کل ربات مربوط می‌شود و نباید آن را اندازه پردازنده به‌تنهایی دانست.

این ربات‌ها می‌توانند در مایع حرکت کنند، دمای اطراف را بسنجند و متناسب با آن مسیرشان را تغییر دهند. انرژی و برنامه نیز از طریق نور به آن‌ها می‌رسد.

تفاوت جالب اینجاست که حالا پردازش اطلاعات به حرکت منجر می‌شود: دستگاه محیط را می‌سنجد و بر اساس برنامه‌اش واکنش نشان می‌دهد. این دستاورد در دسته ربات‌های خودمختار تعریف شده و به‌تنهایی اثبات‌کننده رکورد جدید «کوچک‌ترین کامپیوتر جهان» نیست.

آیا می‌توان کوچک‌ترین کامپیوتر جهان را خرید؟

اگر هدف شما داشتن کامپیوتری کوچک برای وب‌گردی، کار اداری یا تماشای فیلم است، باید سراغ مینی‌پی‌سی‌ها بروید. سیستم پژوهشی میشیگان برای چنین استفاده‌ای طراحی نشده و منابع معرفی آن نیز راهنمای خرید یک کامپیوتر شخصی نیستند.

برای مقایسه این دو گروه، سؤال کاربردی این است: «دستگاه چه کاری برای من انجام می‌دهد؟» اندازه کوچک به‌تنهایی کافی نیست. کامپیوتری که قرار است روی میز شما قرار بگیرد، باید امکانات متناسب با نرم‌افزارها، نمایشگر و وسایل جانبی شما را داشته باشد.

منبع: معرفی دستگاه سال ۲۰۱۸ و بحث تعریف کامپیوتر؛ دانشگاه میشیگان | مقاله فنی سیستم سنجش دما؛ کنفرانس VLSI سال ۲۰۱۸ | گزارش رقابت میشیگان و IBM؛ بخش نوآوری دانشگاه میشیگان | معرفی میکرو موت و غبار هوشمند؛ موزه تاریخ کامپیوتر | گزارش برنامه Crypto-anchors در رویداد IBM Think 2018 | معرفی ربات‌های میکروسکوپی در دسامبر ۲۰۲۵؛ دانشگاه میشیگان