Molekylære Computer Mimics Human Brain

{h1}

En superthin computer kun to molekyler tykke kan løse komplekse problemer.

En superthin computer, der kun er to molekyler tykt, kan løse komplekse problemer og kan, ligesom den menneskelige hjerne, udvikle sig for at forbedre og udføre mange operationer samtidigt.

Denne molekylære processor kan også helbrede sig selv, hvis der er en defekt, tilføjede forskere.

Moderne computere opererer i svimlende hastigheder, der kan udføre mere end 10 billioner instruktioner pr. Sekund. Men de udfører generelt operationer i rækkefølge, én ting af gangen.

Hjerneceller eller neuroner, ild "kun" 1.000 gange i sekundet eller deromkring, men det faktum, at millioner af dem samtidig arbejder parallelt betyder, at de kan udføre opgaver mere effektivt end endda den hurtigste supercomputer.

Forbindelserne mellem neuroner udvikler sig også over tid, vokser stærkere eller svagere, da hjernen virker den bedste måde at løse problemer på. På denne måde kan sådanne netværk lære over tid.

En molekylær computer

Nu har et internationalt forskergruppe fra Japan og USA lavet en computer, der kun er to molekyler tykke, der i en vis grad kan replikere disse træk af den menneskelige hjerne.

Bygningsblokken af ​​denne computer er en organisk forbindelse kendt som 2,3-dichlor-5,6-dicyano-p-benzoquinon eller DDQ for kort. Dette molekyle kan grundlæggende skifte mellem fire forskellige elektrisk ledende tilstande - tænk på en ring med fire eger.

Forskerne deponerede molekyler af DDQ på en overflade af guld, som derefter spontant blev samlet i to lag, hver et sekskantet gitter af molekyler.

Forskerne brugte derefter det elektrisk ladede tip af et scanningstunnelmikroskop til individuelt at indstille molekyler i toplaget til en ønsket tilstand, idet de i det væsentlige skriver data ind i systemet. (Et scanningstunnelmikroskop virker lidt som en blindpersons fingre gør med Braille-skrivning - bevæger sig over en overflade for at detektere mikroskopiske stød og dale.)

Hvert molekyle kunne trådløst interagere med sine naboer via deres elektriske felter. Disse molekyler udvekslede kontinuerligt information i form af elektroner indbyrdes, og til tider forårsager molekyler omkring dem at ændre stater. Dette ligner, hvordan strømmen strømmer ned ledninger gør transistorer i mikrochips skifte frem og tilbage for at kode data som dem eller nuller.

Resultaterne var mønstre som linjer, trekanter, hexagoner og rhombusser, hvor hvert molekyle indenfor er sat til en bestemt tilstand.

Massivt parallel

Samlet set virker mindst 300 molekyler i systemet sammen som en massivt parallel computer, hvor hver ændring skifter, når data skrives ind i systemet. Mønstrene eller "cellulære automata", der resulterer blandt molekylerne, virker meget som kredsløb på chips for at styre strømmen af ​​elektricitet. Forskellen er, at mønstre i dette system kan udvikle sig i takt med, at nye data er indtastet.

Ligesom hjernen, men i modsætning til andre eksisterende menneskeskabte computere, kan dette nye system helbrede sig selv, fordi de molekyler, der udgør computeren, automatisk kan omorganisere sig.

"Dette er hjernelignende computing," siger forsker Ranjit Pati, fysiker ved Michigan Technological University.

For at sonde molekylære computerens magt, brugte forskerne det til succesfuldt at simulere to naturlige fænomener: den måde, som varmen diffunderer gennem et materiale, og hvordan cancers vokser i kroppen.

I princippet kan denne nye computer også tjene som et middel til at løse problemer, som konventionelle computere finder for svært at tackle, "uhåndterlige problemer, der anses for umulige at afslutte inden for en endelig tid", forklarede leadforsker Anirban Bandyopadhyay, en fysiker på japansk National Institute for Materials Science i Tsukuba.

Disse kan omfatte forudsige systemers adfærd med mange interaktive organer - alt fra sygdomsudbrud til udviklingen af ​​galakser, sagde pati i Michigan.

En vigtig svaghed i systemet er, hvordan det afhænger af scanning tunneling mikroskopi, hvilket er en langsom proces. I fremtiden kan det være muligt at bruge flere tip til samtidig scanning af mange molekyler ad gangen, foreslog Pati.

Da disse molekyler samler sig ind i gitter, vil det ikke være et problem at skalere dem op til et større system. Holdets næste mål er en computer med 1.000 molekylære kontakter.

"Arbejdet er i gang," sagde Bandyopadhyay.

Fremtidig forskning kunne også anvende molekyler, der kan sættes til mere end fire stater, for endnu mere komplekse systemer tilføjede Pati.

Forskerne uddybede deres resultater online 25. april i tidsskriftet Naturfysik.

  • 10 dybe innovationer fremover
  • Cat Brain Inspirer Computers of the Future
  • Beyond the Mouse: 5 måder Vi vil interface med fremtidige computere


Video Supplement: Simulated Reality.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com