Nhóm này đã tạo ra một mô hình bo mạch chủ sử dụng Module rời, mỗi Module có một bộ xử lý riêng, bộ nhớ và phần lưu trữ riêng. Mỗi ô vuông trong thiết kế này đóng vai trò như một bo mạch chủ mini và node mạng; chúng có thể phân chia năng lượng và quyết định xem nên chấp nhận hay từ chối lệnh hoặc chương trình một cách độc lập. Khi kết hợp lại chúng tạo thành một mạng lưới với sức mạnh lớn hơn nhiều so với các Module đơn lẻ. 

Thiết kế này mang tên Illuminato X Machina, rất khác so với  mô hình bộ xử lý, bộ nhớ và phầnlưu trữ rời mà máy tính ngày nay vẫn sử dụng. 

“Chúng tôi lấy tất cả những gì trong bo mạch chủ và mổ xẻ chúng,” David Ackley, giáo sư cộng tác tại khoa Khoa học máy tính thuộc Đại học New Mexico và là một trong những người đóng góp cho dự án nói. “Chúng tôi có CPU, RAM, kho lưu trữ dữ liệu và cổng nối để kết nối từng inch vuông lại với nhau.” 

Một cấu trúc Module thiết kế dành cho công nghệ song song và phân phối có thể nâng công nghệ máy tính lên một tầm mới. Thay vì bị treo cả hệ thống chỉ vì một quy trình gặp lỗi, giờ đây việc một ô lỗi không thể khiến toàn bộ hệ thống sụp đổ được nữa. Đồng thời nó còn có khả năng thay đổi công nghệ máy tính bằng cách tạo ra những chiếc máy tiêu thụ rất ít năng lượng. 

“Hiện tại từng bộ xử lý máy tính chỉ có tốc độ xung nhịp tối đa 3Ghz, vì thế bạn phải thêm thật nhiều nhân, nhưng vẫn chia sẻ tài nguyên bên trong hệ thống,” Justin Huynh, một trong những thành viên cốt cán của dự án cho biết. “Việc thêm nhân này chỉ kéo dài được khoảng 1 thập kỷ.” 

Công nghệ máy tính này nay dựa trên cấu trúc von Neumann: một bộ xử lý trung tâm, một bộ nhớ rời và kho lưu trữ dữ liệu. Nhưng thiết kế này tạo ra một nút thắt cổ chai lớn: tuy bộ xử lý có thể chạy nhanh hơn nhưng kết nối giữa bộ nhớ và bộ xử lý có thể bị quá tải, làm hạn chế tốc độ của máy tính ở tốc độ trao đổi dữ liệu giữa hai ben. 

“Một chiếc máy von Neumann cũng như một nền kinh tế kế hoạch hóa tập trung, trong khi cách tiếp cận Module liên kết từ dưới lên có thể coi như nền kinh tế tư bản,” Ackley cho biết. “Nền kinh tế kế hoạch hóa tập trung cũng có một số ưu điểm, nhưng nó không hiệu quả.”

Bằng cách tạo Module, Huynh và cộng sự hy vọng đem đến một cấu trúc song song và phân phối. Thực ra các hệ thống kiểu này cũng không có gì mới. Chúng đã được sử dụng trong các máy tính cao cấp. Nhưng với Illuminato X Machina họ hy vọng sẽ mở rộng ý tưởng này cho cộng đồng người dùng PC lớn hơn.   

“Cách nghĩ của chúng tôi là: Đây là một hệ thống với một dãy vi khuẩn làm việc với nhau chứ không phải một con amip đơn bào phức tạp,” JP Norair, kiến trúc sư tạo ra Dash 7, một tiêu chuẩn không dây và dữ liệu mới cho biết. 

Mỗi moduel X Machina có một bộ xử lý 72 MHz (hiện là chip ARM), một SSD 16KB và 128KB trong một chip EEPROM. Ngoài ra còn có một đèn LED để hiển thị đầu ra và phím tương tác người dùng.   

Mỗi Module có 4 cạnh, mỗi cạnh có thể kết nối với các Module cạnh đó. Nó không có khe cắm, liên kết chuẩn hóa hay bus phù hợp. Thay vào đó, hệ thống này sử dụng bộ nối có thể đảo ngược. Nó đủ thông minh để biết mình có đang được kết nối với Module bên cạnh hay không, và có thể tạo ra đủ năng lượng và tín hiệu nhằm trao đổi năng lượng và thông tin, Mike Gionfriddo, nhà thiết kế của dự án cho biết.   

X Machina có các công tắc tập trung vào phần mềm để canh gác việc luân chuyển năng lượng trong hệ thống và khả năng “đổi gene,” tức là một mã thực thi có thể chạy thẳng từ một Module này tới một Module khác mà không cần có chương trình download. 

Mỗi node Illuminato X Machina cũng có một phần mềm khởi động tùy biến cho phép các node bên cạnh lập trình và tái lập trình nó, ngay cả khi toàn hệ thống vẫn tiếp tục chạy, Huynh giải thích. Những người tạo ra X Machina hy vọng sẽ kết hợp được với cộng đồng Arduino. Nhiều phác thảo đơn giản của Arduino sẽ chạy trên X Machina mà không cần đổi mã nguồn.

Tuy nhiên vẫn cần làm rõ nhiều chi tiết. Huynh và nhóm của anh vẫn chưa kiểm tra hệ thống này so với PC truyền thống để xem chính xác thì tốc độ và lượng điện tiêu thụ của cả hai chênh lệch ra sao. Điều này đồng nghĩa với việc họ chưa có thông tin về việc X Machina tiêu thụ điện ra sao so với PC dùng chip Intel Core 2 Duo.

Vẫn chưa có chương trình và ứng dụng nào viết cho X Machina để xem liệu đây có phải là hệ thống hiệu quả nhất đối với đa số người dùng hay không. Và để trả lời một số câu hỏi trong đó, Ackley dự tính sẽ giới thiệu X Machina cho lớp học của ông tại Đại học New Mexico vào cuối tháng này. Ackley hy vọng sinh viên của mình sẽ giúp các chương trình máy tính truyền thống thích nghi được với cấu trúc này.

Cho đến giờ, ý tưởng này mới thực hiện được vài bước đầu, Huynh nói.  

Norair cũng đồng tình: “Nếu chúng có thể có được một nửa năng lượng của một chip Intel với vi mạch điều khiểu bộ nhớ thì cũng đã là thành công lớn,” ông nói. “Do việc tiêu thụ năng lượng trên hệ thống này khá thấp nên chúng vẫn còn nhiều tiềm năng ta chưa khai thác hết.”