日研制出仿人腦的納米級(jí)電腦
不詳 ?佚名 ? 2009年06月01日 ? ?環(huán)球博覽
據(jù)《今日美國》報(bào)道，日本筑波市國立材料科學(xué)研究所的科學(xué)家模仿大腦的工作原理，設(shè)計(jì)出一種僅由十幾個(gè)微型納米級(jí)分子構(gòu)成的微型電腦。
參與該項(xiàng)研究的日本人工智能和分子電子學(xué)科學(xué)家Anirban Bandyopadhyay說，微型納米電腦是由四甲基對(duì)苯醌(duroquinone)材料構(gòu)成，四甲基對(duì)苯醌的形狀是六邊形圓盤上連接著4個(gè)圓錐細(xì)胞。四甲基對(duì)苯醌的直徑小于1納米，它比可見光波長還要小數(shù)百倍。在這種微型納米電腦中共由17個(gè)四甲基對(duì)苯醌分子構(gòu)成，其中1個(gè)四甲基對(duì)苯醌位于其他16個(gè)分子的圍繞中心，整體裝置都放置在一個(gè)金屬表面。
這種微型納米電腦的運(yùn)算速度是普通晶體管計(jì)算機(jī)的16倍，研究人員聲稱，最終這項(xiàng)發(fā)明將實(shí)現(xiàn)比普通晶體管計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快1000倍。負(fù)責(zé)研制該微型裝置的科學(xué)家指出，它不僅能作為超級(jí)計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，還可用于控制復(fù)雜裝置的元件。
在實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家通過一個(gè)非常鋒利的帶電傳導(dǎo)針對(duì)放置在中心的四甲基對(duì)苯醌進(jìn)行電脈沖調(diào)節(jié)，由于電脈沖強(qiáng)度的不同，納米分子和其上的4個(gè)圓錐細(xì)胞將出現(xiàn)多種方式的變化。由于中心位置的分子與周圍的16個(gè)分子存在微弱的化學(xué)關(guān)聯(lián)性，當(dāng)中心分子受到電脈沖調(diào)節(jié)而變化時(shí)，其他的16個(gè)分子也出現(xiàn)了變化。這就像是由16根蜘蛛絲織成的一張蜘蛛網(wǎng)，1只蜘蛛位于中心。當(dāng)蜘蛛向某一個(gè)方向移動(dòng)時(shí)，16根蜘蛛絲都會(huì)產(chǎn)生微弱的變化，而且變化的方向都不同。
根據(jù)這樣的計(jì)算方法，中心四甲基對(duì)苯醌分子的電脈沖可向周圍16個(gè)分子傳送不同的指令。Bandyopadhyay 說，這項(xiàng)設(shè)計(jì)的靈感來源于人類的大腦細(xì)胞，大腦細(xì)胞呈現(xiàn)樹狀放射分支形狀，每一個(gè)分支都可用于與其他分支細(xì)胞進(jìn)行溝通。
正是大腦細(xì)胞的分支狀結(jié)構(gòu)連接才使大腦運(yùn)算思考能力非常強(qiáng)大。由于四甲基對(duì)苯醌擁有4個(gè)圓錐細(xì)胞，本質(zhì)上就有4個(gè)不同的方向。這個(gè)中心分子還同時(shí)控制其他16個(gè)分子，從數(shù)學(xué)上計(jì)算：一個(gè)電脈沖信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)4的16次方個(gè)不同結(jié)果，也就是近43億種結(jié)果。與之對(duì)比，普通晶體管計(jì)算機(jī)僅能夠執(zhí)行一種指令，僅有兩種不同設(shè)置：0和1。這意味著一個(gè)電脈沖信號(hào)僅有兩種不同結(jié)果。
Bandyopadhyay說，微型分子電腦還可用于控制復(fù)雜裝配分子儀器的元件。這種分子儀器可用于醫(yī)藥科學(xué)領(lǐng)域。裝配這樣的分子儀器并植入血液中，能夠摧毀人體內(nèi)的腫瘤細(xì)胞。
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