近日，汕头大学教育部智能制造重点实验室杨楠教授团队在《International Journal of Mechanical Sciences》（中国科学院一区，IF=9.4）上发表研究文章“Stress-based logical circuits with dual/single stiffness lattice metamaterials”，探索模块集成化构建机械式计算机的新方法。

传统的电子计算系统在极端条件下很容易失效，比如强电磁辐射。在此基础上，研究团队设计了一种基于两种晶格机械超材料的应力逻辑电路。在单轴力作用下，一种晶格具有双刚度，可充当机械Buffer单元；而另一种晶格具有单刚度，可作为逻辑反相器。基于两种晶格在应力输入下的不同变形行为，实现了不同的逻辑运算。研究团队通过将这两种晶格作为基本计算单元集成起来，形成了具有完整逻辑功能的可编程细胞结构，例如与门、或门、与非门、或非门、异或门和同或门，以及更复杂的计算功能，如半加器、全加器、半减器、全减器、比较器、乘法器和除法器等。研究团队通过增材制造技术制造了逻辑门和计算系统，实验结果与模拟结果吻合良好。值得注意的是，实验还表明，其所提出的系统在电磁辐射下仍能保持完全功能，这优于传统的电子计算器。 这项研究为利用晶格超材料制造非硅基机械计算机提供了一条途径，以应用于极端环境。基于结构的设计（不依赖材料）能够实现从微观到宏观尺度的可扩展性以及固有的可重复使用性，克服了双稳态结构的不可逆性。这为实用的、循环的机械计算机铺平了道路，为智能传感开辟了新的途径，并在诸如太空、深海探索的恶劣工程环境中拓展了非硅基计算的应用场景。

来源：工学院