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日本开发首台份子电脑可模仿大脑工作

发布时间:2020-03-23 12:47:10 阅读: 来源:牙粉厂家

感谢黄靖昀的投递新闻来源:搜狐科学据MSNBC网站报导,世界上最强大的计算机是人类大脑,而纳米技术正在推动份子电脑的诞生。日前日本科学家大有突破,设计出世界首台份子机器,可模仿大脑的工作原理。此发现可提供同时控制许多份子机器的办法,加快电脑运行能力,也许会让摩尔定律继续有效。 迄今为止,这类装置的运算速度是普通晶体管计算机的16倍。但研究人员宣称,这项发明的运算速度终究将会比普通晶体管计算机快1000倍。它不但能充当超级计算机的基础,还可用于控制复杂装置的元件,如:精微医师和精微工厂。

此机器是由17个杜醌(duroquinone)份子,其中1个杜醌份子居中,充当控制部,另外16个份子围绕着它,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能和份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,杜醌份子是六边形面上连接着4个圆锥细胞,看上去就像一辆小汽车.此图证实日本份子电脑的设计可谓“人造脑”  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理此居中的杜醌份子,从而对此装置进行操作。由于电脉冲强度的不同,此份子及其4个 圆锥细胞将出现不种方式的移位。再加上居中杜醌份子与周围的16个杜醌份子连接的化学键不牢固,从而致使每个份子也出现移位变化。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,每根连接它的蜘蛛丝就会各自感受稍有不同的拖拉。依照 这类方式,居中杜醌份子的电脉冲可同时向周围16个份子传送不同的指令。研究人员称这项设计是受大脑细胞的启发,由于大脑神经细胞有树状一样的放射状神经 分枝,每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惟方式。

班德亚帕德耶说,所有这些连接正是大脑如此强大的缘由。由于杜醌具有4个圆锥细胞,本质上就有4个不同的配置。再由于此居中杜醌份子还同时控制 其他16个份子,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,普通晶体管计算机一次仅能够履行一种指 令,或0或1,唯一两种不同结果。

研究人员使用扫描隧道显微镜确切让此16个份子正如他们所希望的那样回应了中心控制份子的指令。这就像空间站和太空船通话一样。如果你看过科幻电影《奇异旅程》,就明白这是怎么回事。一对多通讯在自然界很普遍,机器也能实现  加以利用

科学家可以将这类装置与其他份子相结合来使用。比如:研究人员建造一批仅由份子构成的机器,如发动机、推进器、电闸、电梯和传感器等。此装置将 提供办法来控制所有其他装置整体性地调和运转。的确,班德亚帕德耶及其同事证实了他们可以让他们的发明调控8台这类份子机器协同工作,好像它们都是微型工 厂的一部分。

班德亚帕德耶称,此发明还可用于控制复杂份子机器上设备的元件。今后的运用之一将医学领域,假想将这样的份子仪器植入血液中,也许能够摧毁人体 内的肿瘤。将来脑瘤患者不用做手术,由于血液中的份子组装机会直达目标地,履行目标任务。目前此发明的运用是扫描隧道显微镜上配备的特别尖的导电针。然 而,班德亚帕德耶希望将来能使用份子代替导电针,对此装置发送指令。另外一运用是基于大脑工作方式建造巨大平行处理的超级电脑。

此装置需要在真空和零下196摄氏度极冷的条件下制成,不过,它却能在室温条件下正常工作。研究人员可以将此装置从二维的16份子环状结构扩大 至三维的1024份子球状结构。这意味着它能同时履行1024个指令,产生4的1024次种不同的结果。这项研究成果发表在3月10日出版的《美国国家科 学研究院学报》上。

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