Molekulinis kompiuteris: proto tobulinimas | NPP Azijos medžiagos

Molekulinis kompiuteris: proto tobulinimas | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Molekulių tinklai gali išspręsti skaičiavimo problemas, veikdami kartu ir kartu, panašiai kaip neuronai žmogaus smegenyse.

Po tranzistorinių kompiuterių atsiradimo kompiuterio greitis ir sudėtingumas padidėjo eksponentiniu greičiu. Šiuolaikinio kompiuterio centriniame procesoriuje yra daugiau nei milijardas tranzistorių ir jis kiekvieną sekundę gali atlikti šimtus milijardų nurodymų. Tačiau žmogaus smegenys, atlikdamos tik tūkstantį instrukcijų per sekundę, net ir tą našumo lygį vis dar pagrįstai įveikia atlikdamos daugybę paprastų, bet svarbių užduočių.

Dalis smegenų pranašumų atsiranda dėl lygiagretaus jų skaičiavimo grandinių pobūdžio. Anirbanas Bandyopadhyay Japonijos nacionaliniame medžiagų mokslo institute kartu su kolegomis Japonijoje ir JAV dabar pademonstravo fizinę skaičiavimo platformą, galinčią pasiekti aukštą tokio lygiagretumo laipsnį. 1

Tyrėjas sukonstravo jų platformą - „ląstelių automatų tinklą“ - kaip molekulinių sluoksnių porą ant aukso pagrindo. Nuskaitydamas skenavimo tunelinio mikroskopo (STM) galiuką per sluoksnius, atskiros molekulės persijungė iš keturių skirtingų laidžių būsenų, kiekviena sukuria skirtingą stiprumo ryšį su mazgo kaimynais. Informacija gali būti užkoduota šiame tinkle kiekvieno molekulinio mazgo būsenoje ir tokiu būdu, kaip mazgai yra sujungti. Nors tokie tinklai buvo demonstruoti anksčiau, Bandyopadhyay ir jo kolegų sukurta molekulinė versija leidžia palaikyti didesnį ryšį tarp kaimyninių molekulinių mazgų, todėl galima greičiau apskaičiuoti.

Kai tinklas įsitvirtina pradinėje konfigūracijoje, jis gali būti priverstas vystytis ir skaičiuoti, naudojant įtampos paleidiklį ant STM antgalio. Pasirinkę tam tikrą pradinę būseną, taikydami tam tikrą įtampą arba įvesdami krūvį reikiamoje vietoje, tyrėjai galėjo priversti tinklą atlikti tradicines loginių vartų funkcijas, tokias, kokias galima rasti šiuolaikiniuose kompiuteriuose. Jie taip pat imitavo tinklo galimybes išspręsti tokias problemas kaip difuzija ir vėžio ląstelių augimas, nenaudojant loginių vartų funkcijų (1 pav.).

Image

1 pav. Schema, kaip molekulių tinklas (fonas) gali imituoti difuziją (įgytas planas).

Korinio automatų tinklas yra sukonstruotas nededant ir nejungiant kiekvieno tinklo mazgo atskirai, taigi, palyginti su ankstesniais metodais, reiškia paprastesnį kelią į skaičiavimą naudojant korinio tinklo automatus. Bandyopadhyay sako, kad tyrimo komanda planuoja padidinti susijusių mazgų skaičių, taip pat išplėsti struktūrą iki trijų matmenų. „Galiausiai šios„ nano smegenys “gali padėti išspręsti problemas, kurios yra neišvengiamos naudojant dabartines technologijas, pavyzdžiui, numatyti gamtos katastrofas, kurios bus per dešimtmečius.“

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.