分子电脑 _生活百科

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分子电脑【分子电脑】据MSNBC网站报导，世界上最强大的计算机是人类大脑，而纳米技术正在推进分子电脑的诞生。日前日本科学家大有突破，设计出世界首台分子机器，可模仿大脑的工作原理。此发现可提供同时控制许多分子机器的办法，加快电脑运行能力，或许会让摩尔定律继续有效。迄今为止，这种装置的运算速度是普通电晶体计算机的16倍。但研究人员声称，这项发明的运算速度最终将会比普通电晶体计算机快1000倍。它不仅能充当超级计算机的基础，还可用于控制複杂装置的元件，如：精微医师和精微工厂。
基本介绍中文名：分子电脑
外文名：molecular compute
日本开发首台分子电脑可模仿大脑工作此机器是由17个杜醌(duroquinone)分子，其中1个杜醌分子居中，充当控制部，另外16个分子围绕着它，都是在金表面上通过自我组合而成的。日本筑波市国立材料科学研究所的人工智慧和分子电子学科学家安尼班·班德亚帕德耶(Anirban Bandyopadhyay)解释称，杜醌的直径不到1纳米，它比可见光波长还要小数百倍。而且，杜醌分子是六边形面上连线着4个圆锥细胞，看上去就像一辆小汽车。分子计算机仿真人脑工作进展一队来自日本及美国密西根州的硏究人员硏制了一台可以模仿人类大脑运做的分子计算机。这个微电路由黄金为基底上的有机分子构成，并能应付神经元的高速传导进行超高速的并行计算。当遇到多任务处理时，即使是速度最快的计算机仍然远远落后于人脑。儘管神经元每秒仅能处理千万次 - 慢于当今最快的数字处理器兆亿次的运算量 - 但人仍然比计算机更为聪明。“我看到你，结认你，与你交谈，并听到有人在走廊上行走，所有这些都是瞬间发生，但即使是最快的计算机这却是一个艰巨的任务。”密西根理工大学物理学家兰吉特帕蒂在一份新闻稿中说道。这是因为计算机处理信息的是顺序进行的，而大脑则是一个複杂的网。大脑中的电脉冲随着神经网路进行着多个複杂并发操作，然而计算机则无法做到这一点。为了製造这台聪明计算机，帕蒂和他的同事使用了一种称为DDQ的有机分子，它是由氮，氧，氯和碳构成。相对于使用二进制开关0和1的数字计算机，它可以在0，1，2和3四种状态之间进行切换。“这样做的好处是，将近有300个分子在处理信息时能同时互相通话，”帕蒂说，“我们将模仿神经元在大脑中的有怎样的表现。”有机体处理器具有智慧型并且可自我回复。在相同的格线内它可以解决几个问题，而且如果发现缼失，它能自我恢复。相类似的，大脑也同时处理几个问题，如果一个神经元死亡，另一个神经元会接替其工作。有机体处理器可以为当今的计算机所解决不了的问题提供答案。例如，没有一个已知的算法能够让当今的计算机预测自然灾害和疾病暴发。密西根理工学院在新闻稿中说道。为了证明处理器的性能，硏究团体在分子层中模仿了两个自然现象: 热扩散和癌细胞的演变。该电路的模式，看起来简直像是一个大脑在运作- 扫描隧道显微镜图像看起来与人脑的核磁共振成像有着惊人的类似。有了这样的突破，新奇产品的出现只是时间问题。工作原理科学家通过来自扫描隧道显微镜特别尖的导电针上的电脉冲来调节此居中的杜醌分子，从而对此装置进行操作。由于电脉冲强度的不同，此分子及其4个圆锥细胞将出现不种方式的移位。再加上居中杜醌分子与周围的16个杜醌分子连线的化学键不牢固，从而导致每一个分子也出现移位变化。这就像推倒一块多米诺骨牌会引发一连串的多米诺骨牌倒下。可以想像一下，1只蜘蛛位于由16根蜘蛛丝编织的蜘蛛网中心，当蜘蛛向某一个方向移动时，每根连线它的蜘蛛丝就会各自感受稍有不同的拖拉。依照这种方式，居中杜醌分子的电脉冲可同时向周围16个分子传送不同的指令。研究人员称这项设计是受大脑细胞的启发，因为大脑神经细胞有树状一样的放射状神经分枝，每一个分枝都习惯于和其他大脑神经细胞沟通，传输指令。电脑科学家表示未来几十年巨大的并行处理会革新电脑的思维方式。专家说明班德亚帕德耶说，所有这些连线正是大脑如此强大的原因。由于杜醌拥有4个圆锥细胞，本质上就有4个不同的配置。再由于此居中杜醌分子还同时控制其他16个分子，从算术上计算，这意味着一个电脉冲信号可以实现4的16次方(近43亿)种不同的结果。相比之下，普通电晶体计算机一次仅能够执行一种指令，或0或1，仅有两种不同结果。