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1、日本研制世界上最小计算机：仅有17个分子以下为引用的内容：17个四甲基对苯醌分子就是它的全部零件.这个世界上最小的计算机有望让一切纳米装置具备智能.人们设想将它装入纳米机械“盔甲”,注入人的血液,成为与癌细胞战斗的“钢铁侠”.17个四甲基对苯醌分子就是它的全部零件.这个世界上最小的计算机有望让一切纳米装置具备智能.人们设想将它装入纳米机械“盔甲”,注入人的血液,成为与癌细胞战斗的“钢铁侠”.日本国立材料科学研究所的安尼尔班-班德亚帕德耶博士这样形容四甲基对苯醌:“它看上去就像小汽车.”他通常会在特殊的电子显微镜下研究这种有机物分子.在
2、镜头下,这辆“小汽车”拥有六边形苯环组成的“车身”,有4个圆锥体模样的碳氢“车轮”联接其上,而整个分子直径小于1纳米,比可见光的波长还要小数百倍.班德亚帕德耶希望用17个这样的分子拼凑出一部计算机. 只有17个分子的微型大脑在日本筑波市的实验室里,班德亚帕德耶每天在重复这样的工作:让这17辆“小汽车”在黄金基板做成的“训练场”上排列成一个“车队”,这一步骤必须在-196℃的真空环境里进行.他将其中一个四甲基对苯醌分子放置在中央,充当控制部门,其他16个分子则环绕它排成一圈.装置完成之后,这个17个分子组成的“车队”就能在室温条件下正
3、常工作了.接着,班德亚帕德耶用一个非常锋利的带电传导针对放置在中心的“小汽车”进行电脉冲调节.由于中心“小汽车”与周围的16个“小汽车”存在微弱的物理关联性,因此,当中心“小汽车”受到电脉冲调节而“挂档”,其他的16个“小汽车”也被发动起来.整个装置像一面蜘蛛网,位于中心的蜘蛛一旦移动,16根蜘蛛丝也会产生不同程度的颤动,这种颤动随着不同强度的电脉冲变化,形成不同的“信息”.这些电脉冲的变化,会被利用来充当计算机运算的逻辑基础.目前家庭中通用的晶体管计算机,仅能利用电脉冲的打开、关闭,构成运算需要的两种逻辑状态:0和1,即俗称“二进制
4、”.而班德亚帕德耶的“分子晶体管”则拥有4个碳氢圆锥体结构,本质上就有4个不同的方向,从而拥有四种逻辑状态:0,1,2,3.“最亮的是3,而0是最暗的.”班德亚帕德耶指着电脑屏幕上的图像上讲解道.从理论上计算:一个电脉冲信号可以得出416个不同结果,也就是近43亿种结果.目前这部纳米计算机的运算速度是普通晶体管计算机的16倍,“如果将这个分子装置从二维16分子环状结构扩展至三维的1024分子球状结构,就能同时执行1024个指令,比普通电脑快上1024倍.”班德亚帕德耶承认,这项设计的灵感来源于人类的大脑细胞,大脑细胞呈现树状放射分支形
5、状,每一个分支都可用于与其他分支细胞进行沟通.“人类大脑比任何超级计算机都复杂,大脑的平行分支运算法是其中关键.”班德亚帕德耶自信地说,“我们的研究做到了一个处理器在作出指令时,也必须同时影响其他处理器.这意味着什么?意味着每一个分子都能独立思考并彼此沟通,这将是人类创造的第一个纳米大脑.”电子计算机“黔驴技穷”班德亚帕德耶不止一次听到人工智能专家的抱怨:在涉及到天气预测、微生物基因扫描和需要处理大量微分子数据的纳米领域,计算机的运算速度已经跟不上形势.19世纪爱尔兰数学家威廉-哈米尔顿曾提出这样一个问题:给出一系列任意的城市,每次只
6、经过一个城市,连接所有城市的最短路径是哪一条?不少数学家曾经试图利用计算机来解答这一问题,但他们很快发现:如果城市有100个,连目前最快的超级计算机也要耗费上亿年的时间去计算.每个人都希望发展出运算能力更强的电子计算机.计算机运算速度的快慢,取决于芯片上集成晶体管数目的多少.但随着芯片上线路密度的增加,其复杂性和差错率也将呈指数增长.一旦芯片上线条的宽度达到纳米数量级时,这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化,导致采用现行工艺的半导体器件不能正常工作.这种情况让美国迈特公司的纳米技术专家詹姆斯-埃伦博根教授坚信,班德亚帕德耶博士
7、的成果具有重大的意义:“一旦我们掌握了制造这种体积不超过盐粒大的计算机的技术,我们就会从根本上处于一种新的形势.自然界有各种分子,到目前为止,直接利用自然界中的分子来制造计算机,是我所知道的突破计算机运算极限的唯一方式.”“人工智能专家们已开始认识到,如果要制造和人脑一样复杂的电脑,模仿生物学是他们的最佳选择.”美国马萨诸塞州库日韦尔技术公司的雷?库日韦尔说,“因此,电脑公司和大学研究人员都忙着学习生物学速成课程.”2003年,以色列魏兹曼研究院耶胡达-夏皮罗教授在试管中研制出具有数学计算功能的分子计算机,这台计算机只有一滴水滴大小,
8、却包含有数目繁多的器件.它用酶做硬件,用DNA分子作为软件,内部包含有1万亿个活的细胞,每秒钟可完成10亿次计算,准确率高达99.8%.但夏皮罗的同事伊塔玛尔-魏兹曼强调,研究的主要意图并不在于突出分子计算机的运算速度:
