Ingenieurskunst aus Michigan 15.04.2015, 08:51 Uhr

M3: Kleinster Computer der Welt ist ein Kubikmillimeter groß

Ingenieure der Universität Michigan haben M3 gebaut, den kleinsten Computer der Welt. Er ist kleiner als ein Reiskorn, kann Fotos machen, Druck und Temperatur messen. Irgendwann soll er klein genug sein, um in den Körper implantiert zu werden.

Betrachtet man den Computer, den die Ingenieure der Universität Michigan in den vergangenen zehn Jahren gebaut haben, hinsichtlich seiner Rechenleistung, ist damit eigentlich nicht besonders viel anzufangen. Was den Michigan Micro Mote (M3) allerdings bemerkenswert macht, ist seine Größe, denn die liegt bei nur einem Kubikmillimeter. Damit ist der M3 der weltweit kleinste vollwertige Computer und seine Entwickler halten weitere Verkleinerungen für möglich. Eines nicht allzu fernen Tages könnte die Science-Fiction-Vorstellung wahr werden, winzige Computer in menschliche Zellen zu schleusen.

M3 ist bereits serienreif

Vorläufig aber soll der M3 im sogenannten Internet der Dinge Anwendungen finden. Damit Computer in Gegenstände eingebaut werden können und diese immer intelligenter machen, müssen sie vor allem eines sein: möglichst klein. Auf eine solche Größenreduktion haben sich Dennis Sylvester und David Blaauw in den letzten zehn Jahren spezialisiert. Die beiden Professoren forschen an der Universität Michigan in den Bereichen Elektrotechnik und Computerwissenschaften und können nun mit dem M3 einen Mini-Computer vorlegen, der reif ist, um in Serie hergestellt zu werden.

Der Vergleich mit einer Fliege zeigt, wie klein M3 ist. Für die Energieversorgung ist sogar eine Solarzelle integriert.

Der Vergleich mit einer Fliege zeigt, wie klein M3 ist. Für die Energieversorgung ist sogar eine Solarzelle integriert.

Foto: University of Michigan

Die wichtigste Komponente bei der Größenreduktion sei der Energiehaushalt des Computers gewesen, erklärt David Blaauw. Nicht die Größe der Chips, sondern die der Batterie sei entscheidend gewesen. „Ein sehr großer Teil des Volumens eines Computers, zum Beispiel in einem Mobiltelefon, wird von der Batterie eingenommen. Kann man den Energieverbrauch reduzieren, wird die Batterie und damit das gesamte System entscheidend verkleinert.“

Der M3 hat deshalb seine eigene Energieversorgung in Form einer Solarzelle. Sie verarbeitet das Umgebungslicht, auch in Innenräumen, und produziert 20 Nanowatt (20 Milliardstel Watt) an Energie. Das reicht aus, um den Akku permanent zu versorgen. Im Stand-by-Modus verbraucht der M3 sogar nur zwei Nanoampere.

Kommunikation läuft über Impulslicht mit hoher Frequenz

Ein anderes Problem, dass die Elektroingenieure lösen mussten, war die Kommunikation mit dem Computer, der weder eine Tastatur, noch eine Maus oder einen Monitor besitzt. Seine Programminformationen erhält der M3 nun über ein Impulslicht mit hoher Frequenz, während der Computer selbst seine Daten über Radiowellen an ein Empfängersystem zurücksendet. Der Datentransfer, der derzeit nur bei einer Reichweite von zwei Metern klappt, soll in nächster Zeit auf 20 Meter und schließlich auf größere Distanzen ausgebaut werden.

Ein Ingenieur der University of Michgan arbeitet an M3: Der kleinste Computer der Welt soll irgendwann so klein sein, dass ihn Mediziner sogar in den menschlichen Körper setzen können.

Ein Ingenieur der University of Michgan arbeitet an M3: Der kleinste Computer der Welt soll irgendwann so klein sein, dass ihn Mediziner sogar in den menschlichen Körper setzen können.

Foto: University of Michigan

Bisher hat der Computerwinzling drei mögliche, modular aufgebaute Funktionen in seinem Repertoire. Er kann Druck und Temperatur messen und mit einer Kamera inklusive Bewegungsmelder Fotos machen. Das legt höchst unterschiedliche Anwendungen nahe und laut Sylvester und Blaauw gibt es bereits Anfragen aus Medizin und Industrie. So könnte ein M3 etwa auf einen Tumor verpflanzt werden, um dort Druck und Temperatur zu messen, woraus man auf Veränderungen im Tumorgewebe schließen könnte.

M3 scheint perfekt für unsichtbare Überwachung geeignet

Neben der Ölindustrie, die den M3 für die Suche nach Erdöleinschlüssen nutzen könnte, hat auch die Überwachungsindustrie Interesse an dem Minicomputer angemeldet. Mit seiner Kamerafunktion könnte er so gut wie unsichtbar überall, auch in persönlichen Gegenständen, angebracht werden und Beobachtungsdienste leisten.

Während der aktuelle M3 inzwischen serienreif geworden ist, arbeitet man an der Universität in Michigan schon an der nächsten Verkleinerungsoffensive. Dann soll der Computer so klein werden, dass er in menschliche Zellen hineinpasst.

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