صفحه کلید هوشمند
ژونگ لین وانگ (نفر سمت چپ) و جون چن (نفر سمت راست) از موسسه فناوری جورجیا، موفق به ساخت صفحه کلیدی شدند که می‌تواند امکان استفاده کاربران غیر مجاز را محدود کند.
موسسه تکنولوژی جورجیا
این صفحه کلید جدید می‌تواند تشخیص دهد که شما مالک آن هستید یا خیر. و برای هر کس دیگری قفل می‌باشد، حتی اگر آن شخص رمز عبور شما را بداند. علاوه بر این، این دستگاه نیازی به باتری ندارد. این کیبورد تمام انرژی مورد نیاز خود را از طریق تایپ کردن شما به دست می‌آورد.
در مجموع، ژونگ لین وانگ پیش بینی می‌کند که این صفحه کلید به شدت امنیت کامپیوتر را بهبود می‌بخشد. او یک دانشمند مواد در موسسه فناوری جورجیا در آتلانتا و یکی از طراحان این صفحه کلید جدید است.
وانگ توضیح می‌دهد: نوک انگشتان ما دارای اثر الکترواستاتیک هستند. این بدان معنی است که عدم تعادل الکترونی وجود دارد. نوک انگشتان معمولا شارژ مثبت کمی دارند. به طوری که آنها الکترون‌های کمتری نسبت به حوزه اطرافشان دارند. وانگ اشاره می‌کند که این اصل امکان تایپ کردن را برای ایجاد جریان الکتریکی در صفحه کلید فراهم می‌کند.
همانطور که سطوح نزدیک به یک برگ نیلوفر آبی آب را دفع می‌کنند، نانوسیم‌های روی کلیدهای این صفحه کلید جدید نیز خاک، روغن و مایعات را دفع می‌کنند.
برای درک چگونگی این کار، یک آهنربا را در نظر بگیرید. یک طرف آن دارای بار مثبت است و طرف دیگر آن دارای بار منفی است. قطب‌های ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند بنابراین اگر شما یک طرف آهنربا را در کنار یکی از قطب‌های منفی قرار دهید، آنها روی یکدیگر قرار می‌گیرند. فرض مشابهی برای نیروی الکترواستاتیکی وجود دارد. قطب‌های مثبت قطب منفی را جذب می‌کنند.
گروه وانگ دو لایه الکترود فلزی را در زیر سطح پلاستیکی صفحه کلید قرار داده‌اند. هنگامی که یک انگشت به کلید نزدیک می‌شود، الکترود بالا الکترون‌های آزاد را جذب می‌کند و الکترود لایه‌های پایینی آن را تامین می‌کند. به محض اینکه انگشت از کلید برداشته می‌شود، الکترون‌ها به الکترودهای پایین‌تر می‌روند و هر بار جریان الکتریکی ایجاد می‌شود.
و این جریان الکتریکی حاصله می‌تواند انرژی صفحه کلید را تامین کند اما به شرطی که جریان الکتریکی آن به اندازه کافی قوی باشد. برای رسیدن به این هدف، تیم جورجیا بر فناوری نانو متمرکز شد. ("نانو" اشاره به موارد اندازه گیری شده در مقیاس 100 میلیاردم متر یا کمتر است.)
کلیدهای این صفحه کلید جدید از یک ماده پلاستیکی ارزان قیمت ساخته شده است که ممکن است در هر صفحه کلید استانداردی یافت شود. اما به جای یک سطح صاف، کلیدها دارای میلیون‌ها نانوسیم کوچک پلاستیکی روی سطح خود هستند. این نانوسیم‌ها به کلیدها خاصیت جدید و ویژه‌ای می‌بخشد. وانگ توضیح می‌دهد که آنها سطوح بیشتری را به هر کلید اضافه می‌کنند و سطح تماس موثر بین پلاستیک و انگشتان را افزایش می‌دهند. این امر تضمین می‌کند که انرژی کافی برای استفاده از صفحه کلید وجود دارد.
از آنجا که با انگشتان کلیدها را لمس می‌کنید و سپس برمی‌دارید، جریان انرژی ثابت نیست. این نیز به دلیل نیرو و سرعت متفاوتی که هر شخص در هنگام تایپ دارد، می‌تواند متفاوت باشد و این نرخ، نیرو و الگوی تایپ کردن از یک نفر به نفر دیگر متفاوت خواهد بود. تقریبا همانطور که یک صدای هر شخص یک تن منحصر به فرد دارد، تایپ کردن نیز یک ویژگی منصر به فرد است که می‌توان از آن برای شخصی سازی صفحه کلید استفاده کرد.
وانگ توضیح می‌دهد این همان دلیلی است که حتی اگر همان عبارت توسط سه نفر مختلف تایپ شده باشد، سیگنال خروجی [الکتریکی] بسیار متفاوت است. بنابراین تایپ کردن می‌تواند یک نوع اثر بیومتریک داشته باشد، یعنی راهی برای شناسایی افراد بر اساس ویژگی‌های بیولوژیک منحصر.
صفحه کلید اطلاعات مربوط به الگوی تایپ را ثبت می‌کند و آن را به یک برنامه موجود در کامپیوتر می‌فرستد. این برنامه سپس بررسی می‌کند که آیا این الگو منطبق با کاربر اصلی است یا خیر. اگر نه، یک زنگ هشدار به صدا در می‌آید و کامپیوتر ادامه تایپ کردن را قفل می‌کند.
صفحه کلید جدید دارای قابلیت دیگری هم هست و می‌تواند خود را تمیز کند. تمام نانوسیم‌های کوچک موجود بر روی کلیدها آب، روغن و خاک را دفع می‌کنند.صفحه کلید جدید دارای قابلیت دیگری هم هست و می‌تواند خود را تمیز کند. تمام نانوسیم‌های کوچک موجود بر روی کلیدها آب، روغن و خاک را دفع می‌کنند. این همان اصلی است که اجازه می‌دهد گل لوتوس یا نیلوفر آبی بر روی یک دریاچه شناور باشد. نیلوفر آبی دارای نانومواد ضد آب است که سطح برگ‌های آن را پوشش می‌دهد.
لیمینگ دای یک دانشمند پلیمر است که در موسسه فناوری نانو در دانشگاه کالیفرنیا، اوهایو کار می‌کند. او در پروژه ساخت صفحه کلید جدید کار نمی‌کند، اما فکر می کند طراحی بهینه آن می‌تواند در عملکرد بهتر آن نسبت به سایر صفحه کلیدها موثر باشد.
به عنوان مثال، دای می‌گوید: این قابلیت می‌تواند به یک صفحه لمسی نیز اعمال شود و پس از آن گوشی‌های هوشمند و نوت بوکها می‌توانند تنها برای کاربر قابل استفاده باشند. و این دستگاه‌ها همچنین می‌توانند از همان مفهوم اثر انگشت بهره‌مند شوند تا غریبه‌ها را از استفاده از خود دور نگه دارند. صفحه کلید هوشمند حتی ممکن است از پلیمرهای انعطاف پذیری ساخته شود تا در حسگرهای پزشکی استفاده شود.
دای می‌افزاید: کارهای دیگری در آینده ممکن است این صفحه کلید را حتی مفیدتر کند. او پیشنهاد می‌کند که طراحی بعدی ممکن است خازن‌های کوچکی را بر روی نانوسیم‌ها بسازد. خازن‌ها دستگاه‌های کوچکی هستند که به طور موقت بار الکتریکی را ذخیره می‌کنند. پس از آن ممکن است بتوانند دیودهای نوری یا LED ها را روشن کنند تا صفحه کلید در تاریکی روشن شود.
در حال حاضر تیم وانگ یک نمونه اولیه از صفحه کلید خود را ساخته است. وانگ می‌گوید: اگر شرکتی حاضر به تامین تامین بودجه این پروژه شود، این صفحه کلید می‌تواند در حدود دو سال آینده در فروشگاه ها قابل عرضه باشد.
در مجموع، ژونگ لین وانگ پیش بینی می‌کند که این صفحه کلید به شدت امنیت کامپیوتر را بهبود می‌بخشد. او یک دانشمند مواد در موسسه فناوری جورجیا در آتلانتا و یکی از طراحان این صفحه کلید جدید است.
وانگ توضیح می‌دهد: نوک انگشتان ما دارای اثر الکترواستاتیک هستند. این بدان معنی است که عدم تعادل الکترونی وجود دارد. نوک انگشتان معمولا شارژ مثبت کمی دارند. به طوری که آنها الکترون‌های کمتری نسبت به حوزه اطرافشان دارند. وانگ اشاره می‌کند که این اصل امکان تایپ کردن را برای ایجاد جریان الکتریکی در صفحه کلید فراهم می‌کند.
همانطور که سطوح نزدیک به یک برگ نیلوفر آبی آب را دفع می‌کنند، نانوسیم‌های روی کلیدهای این صفحه کلید جدید نیز خاک، روغن و مایعات را دفع می‌کنند.
برای درک چگونگی این کار، یک آهنربا را در نظر بگیرید. یک طرف آن دارای بار مثبت است و طرف دیگر آن دارای بار منفی است. قطب‌های ناهمنام همدیگر را جذب می‌کنند بنابراین اگر شما یک طرف آهنربا را در کنار یکی از قطب‌های منفی قرار دهید، آنها روی یکدیگر قرار می‌گیرند. فرض مشابهی برای نیروی الکترواستاتیکی وجود دارد. قطب‌های مثبت قطب منفی را جذب می‌کنند.
گروه وانگ دو لایه الکترود فلزی را در زیر سطح پلاستیکی صفحه کلید قرار داده‌اند. هنگامی که یک انگشت به کلید نزدیک می‌شود، الکترود بالا الکترون‌های آزاد را جذب می‌کند و الکترود لایه‌های پایینی آن را تامین می‌کند. به محض اینکه انگشت از کلید برداشته می‌شود، الکترون‌ها به الکترودهای پایین‌تر می‌روند و هر بار جریان الکتریکی ایجاد می‌شود.
و این جریان الکتریکی حاصله می‌تواند انرژی صفحه کلید را تامین کند اما به شرطی که جریان الکتریکی آن به اندازه کافی قوی باشد. برای رسیدن به این هدف، تیم جورجیا بر فناوری نانو متمرکز شد. ("نانو" اشاره به موارد اندازه گیری شده در مقیاس 100 میلیاردم متر یا کمتر است.)
کلیدهای این صفحه کلید جدید از یک ماده پلاستیکی ارزان قیمت ساخته شده است که ممکن است در هر صفحه کلید استانداردی یافت شود. اما به جای یک سطح صاف، کلیدها دارای میلیون‌ها نانوسیم کوچک پلاستیکی روی سطح خود هستند. این نانوسیم‌ها به کلیدها خاصیت جدید و ویژه‌ای می‌بخشد. وانگ توضیح می‌دهد که آنها سطوح بیشتری را به هر کلید اضافه می‌کنند و سطح تماس موثر بین پلاستیک و انگشتان را افزایش می‌دهند. این امر تضمین می‌کند که انرژی کافی برای استفاده از صفحه کلید وجود دارد.
از آنجا که با انگشتان کلیدها را لمس می‌کنید و سپس برمی‌دارید، جریان انرژی ثابت نیست. این نیز به دلیل نیرو و سرعت متفاوتی که هر شخص در هنگام تایپ دارد، می‌تواند متفاوت باشد و این نرخ، نیرو و الگوی تایپ کردن از یک نفر به نفر دیگر متفاوت خواهد بود. تقریبا همانطور که یک صدای هر شخص یک تن منحصر به فرد دارد، تایپ کردن نیز یک ویژگی منصر به فرد است که می‌توان از آن برای شخصی سازی صفحه کلید استفاده کرد.
وانگ توضیح می‌دهد این همان دلیلی است که حتی اگر همان عبارت توسط سه نفر مختلف تایپ شده باشد، سیگنال خروجی [الکتریکی] بسیار متفاوت است. بنابراین تایپ کردن می‌تواند یک نوع اثر بیومتریک داشته باشد، یعنی راهی برای شناسایی افراد بر اساس ویژگی‌های بیولوژیک منحصر.
صفحه کلید اطلاعات مربوط به الگوی تایپ را ثبت می‌کند و آن را به یک برنامه موجود در کامپیوتر می‌فرستد. این برنامه سپس بررسی می‌کند که آیا این الگو منطبق با کاربر اصلی است یا خیر. اگر نه، یک زنگ هشدار به صدا در می‌آید و کامپیوتر ادامه تایپ کردن را قفل می‌کند.
صفحه کلید جدید دارای قابلیت دیگری هم هست و می‌تواند خود را تمیز کند. تمام نانوسیم‌های کوچک موجود بر روی کلیدها آب، روغن و خاک را دفع می‌کنند.صفحه کلید جدید دارای قابلیت دیگری هم هست و می‌تواند خود را تمیز کند. تمام نانوسیم‌های کوچک موجود بر روی کلیدها آب، روغن و خاک را دفع می‌کنند. این همان اصلی است که اجازه می‌دهد گل لوتوس یا نیلوفر آبی بر روی یک دریاچه شناور باشد. نیلوفر آبی دارای نانومواد ضد آب است که سطح برگ‌های آن را پوشش می‌دهد.
لیمینگ دای یک دانشمند پلیمر است که در موسسه فناوری نانو در دانشگاه کالیفرنیا، اوهایو کار می‌کند. او در پروژه ساخت صفحه کلید جدید کار نمی‌کند، اما فکر می کند طراحی بهینه آن می‌تواند در عملکرد بهتر آن نسبت به سایر صفحه کلیدها موثر باشد.
به عنوان مثال، دای می‌گوید: این قابلیت می‌تواند به یک صفحه لمسی نیز اعمال شود و پس از آن گوشی‌های هوشمند و نوت بوکها می‌توانند تنها برای کاربر قابل استفاده باشند. و این دستگاه‌ها همچنین می‌توانند از همان مفهوم اثر انگشت بهره‌مند شوند تا غریبه‌ها را از استفاده از خود دور نگه دارند. صفحه کلید هوشمند حتی ممکن است از پلیمرهای انعطاف پذیری ساخته شود تا در حسگرهای پزشکی استفاده شود.
دای می‌افزاید: کارهای دیگری در آینده ممکن است این صفحه کلید را حتی مفیدتر کند. او پیشنهاد می‌کند که طراحی بعدی ممکن است خازن‌های کوچکی را بر روی نانوسیم‌ها بسازد. خازن‌ها دستگاه‌های کوچکی هستند که به طور موقت بار الکتریکی را ذخیره می‌کنند. پس از آن ممکن است بتوانند دیودهای نوری یا LED ها را روشن کنند تا صفحه کلید در تاریکی روشن شود.
در حال حاضر تیم وانگ یک نمونه اولیه از صفحه کلید خود را ساخته است. وانگ می‌گوید: اگر شرکتی حاضر به تامین تامین بودجه این پروژه شود، این صفحه کلید می‌تواند در حدود دو سال آینده در فروشگاه ها قابل عرضه باشد.
منبع: سایت ساینس نیوز فور استیودنتس
