
一台超纯计算机只有两个分子厚可以解决复杂的问题,并且像人的大脑一样,可以同时发展和执行许多操作。
研究人员补充说,如果存在缺陷,该分子处理器也可以自我修复。
现代计算机以惊人的速度运行,能够每秒执行超过10万亿的说明。但是,他们通常会按顺序执行操作,这是一件事。
脑细胞或神经元,每秒左右只有1,000次射击,但是数百万同时同时工作的事实意味着它们可以比最快的超级计算机更有效地完成任务。
之间的连接神经元随着时间的流逝,随着大脑解决问题的最佳方法,随着时间的流逝而发展。这样,此类网络可以随着时间的流逝而学习。
一台分子计算机
现在,一个来自日本和美国的国际研究团队创造了一台计算机,只有两个分子厚,可以在一定程度上复制人脑的这些特征。
该计算机的构建块是一种有机化合物,称为2,3-二氯-5,6-二氯苯甲酮,或简称DDQ。该分子基本上可以在四个不同的导电状态之间切换 - 想想一个带有四个辐条的环。
科学家将DDQ的分子沉积到金表面,然后自发地组装成两层,每个分子都有分子的六边形网格。
接下来,研究人员使用扫描隧道显微镜的电动尖端将顶层分子设置为所需的状态,从本质上将数据写入系统中。 (扫描隧道显微镜的操作有点像盲人的手指在盲文写作中 - 在表面上移动以检测微观凸起和山谷。)
每个分子可以通过电场与邻居无线相互作用。这些分子彼此之间不断以电子的形式交换信息,有时会导致周围的分子改变状态。这类似于流下电线的电力如何使微芯片中的晶体管来回切换以将数据编码为一个或零。
结果是诸如线,三角形,六角形和菱形之类的模式,其中每个分子都设置为某个状态。
大规模平行
完全,系统中至少有300个分子像一台平行计算机一样相互作用,当数据写入系统中时,每个分子都会变化。分子之间导致的模式或“蜂窝自动机”的功能非常类似于芯片上的电路,以指导流动电。不同之处在于,在此系统中,随着新数据的输入,模式可以随着时间的流逝而发展。
另外,像脑但是与其他现有人造计算机,这个新系统可以自我修复,因为构成计算机的分子可以自动重组自己。
密歇根州技术大学物理学家研究员Ranjit Pati说:“这是大脑般的计算。”
为了探测分子计算机的功率,研究人员使用它成功模拟了两个自然现象:热量通过材料扩散的方式以及癌症在体内生长的方式。
原则上,这台新计算机也可以作为解决常规计算机发现难以解决的问题的一种手段,“棘手的问题被认为在有限的时间内无法完成,”托苏库巴国家国家材料科学材料科学的物理学家Anirban Bandyopadhyay解释说。
密歇根州的帕蒂说,这可能包括预测具有许多相互作用的身体的系统的行为 - 从疾病爆发到星系的演变。
系统的一个重要弱点是它如何取决于扫描隧道显微镜,这是一个缓慢的过程。帕蒂建议,将来,有可能使用多个技巧同时扫描许多分子。
由于这些分子将自己组装成网格,因此将它们扩展到较大的系统将不是问题。该团队的下一个目标是使用1,000个分子开关的计算机。
“这项工作正在进行中,” Bandyopadhyay说。
Pati补充说,未来的研究还可以采用可以设置为四个以上州的分子,以使其更复杂的系统。
科学家4月25日在网上详细介绍了他们的发现自然物理学。