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英刊:化学计算机能通过编程解决难题

时间:2022-05-25 16:47:09 | 来源:参考消息

参考消息网5月25日报道 据英国《新科学家》周刊网站5月9日报道,利用化学反应处理信息的可编程计算机比常规计算机解决问题的速度更快,在模仿大脑方面也可能强于电子计算机。

传统计算机由电阻器和晶体管等小部件组成,通过控制电子信号具备信息存储和处理能力。2019年,格拉斯哥大学的李·克罗宁及其同事制造了一种利用化学反应对信息进行编码的化学版计算机。如今,研究人员更进一步,他们已弄清如何通过给化学计算机编程来解决具体问题。

这台机器是由相连隔间组成的塑料格栅,每个隔间装有由两种不同酸和一种盐组成的液体混合物(由钾和溴生成)。通过机械搅拌器搅动液体引发化学反应。为了给特定问题编制程序,研究人员会调整各搅拌器的搅动速度,从而控制每个网格发生化学反应的速度。

随着化学反应的发生,网格会交替闪烁红光或蓝光。不同网格的有色闪光即类似于电子计算机所使用的1和0。由此,化学计算看起来就像是整个格栅发出的一连串有色闪光。摄像机会记录下所有红光和蓝光,并利用这些信息调整搅拌器以继续进行计算。

如果任何一个网格与周围网格不同步并开始过快或过慢闪出颜色的话,计算就会出错。研究人员于是在相邻两个网格中间加配了较小型搅拌器,以让相邻两个网格能够相互作用并保持同步。克罗宁说,相比电子计算机和量子计算机,用化学计算机编制这类纠错程序要容易一些。

克罗宁说:“我们建立了数字机械接口来为化学过程编程。然后,化学过程就会进行计算。你要做的基本上就是给格栅填充化学物。”

截至目前,研究人员已使用他们的化学计算机解决了一些简单问题,如解决旅行推销员的问题,那涉及在不同地区之间寻找最短路线。

西英格兰大学的安德鲁·阿达马茨基说,由于这种新型计算机中的每个网格同时充当存储器和微处理器,因此特别适合同时进行多项计算,这种新型计算机由此可能擅长解决优化问题,如上述旅行推销员的问题,解决此类问题需要大量内存,所以会导致传统计算机的计算速度放慢。找到缩小这种新设备尺寸或将其集成于芯片中的方法可使其更易于在实验室外使用。

克罗宁及其同事还对于把这种化学计算机与生物生命联系起来很感兴趣。克罗宁说,从某种意义上讲,大脑就是一台利用化学过程来理解由眼睛等器官输入的电子信息的计算机。不论是在大脑还是在化学计算机中,输入信息都会被转化为一整套持续进行且相互关联的化学反应过程,因此掌握化学计算机可能有助于研究人员更好地了解大脑的进化过程。

研究人员能用化学计算机为解决特定难题编制程序(英国《新科学家》周刊网站)

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