Creierul Uman Mimics Molecular Computer

{h1}

Un computer de supertină de doar două molecule grosime poate rezolva probleme complexe.

Un computer de supertină de doar două molecule grosime poate rezolva probleme complexe și, cum ar fi creierul uman, poate evolua pentru a îmbunătăți și a efectua multe operații simultan.

Acest procesor molecular se poate vindeca, de asemenea, dacă există un defect, au adăugat cercetătorii.

Calculatoarele moderne funcționează cu viteze uluitoare, capabile să efectueze mai mult de 10 trilioane de instrucțiuni pe secundă. Cu toate acestea, în general, efectuează operații în succesiune, un lucru la un moment dat.

Celulele creierului sau neuronilor, se aprind „doar” de 1.000 de ori pe secundă, dar faptul că milioane dintre ele funcționează simultan în paralel înseamnă că pot îndeplini sarcinile mai eficient decât chiar și cel mai rapid supercomputer.

Conexiunile dintre neuroni evoluează, de asemenea, în timp, crescând mai puternic sau mai slab, pe măsură ce creierul lucrează cel mai bun mod de a rezolva problemele. În acest fel, astfel de rețele pot învăța în timp.

Un computer molecular

Acum, o echipă internațională de cercetare din Japonia și Statele Unite a creat un computer cu o grosime de doar două molecule care poate reproduce într-o anumită măsură aceste trăsături ale creierului uman.

Blocul de construcție al acestui computer este un compus organic cunoscut sub numele de 2,3-dicloro-5,6-dicyano-p-benzoquinona, sau DDQ pe scurt. Această moleculă poate comuta practic între patru stări electrice diferite - gândește-te la un inel cu patru raze.

Oamenii de știință au depus molecule de DDQ pe o suprafață de aur, care apoi s-au reunit spontan în două straturi, fiecare o grilă hexagonală de molecule.

Cercetătorii au folosit ulterior vârful încărcat electric al unui microscop de tunel de scanare pentru a seta individual molecule în stratul superior la o stare dorită, scriind în esență date în sistem. (Un microscop cu tunel de scanare funcționează oarecum ca și degetele unei persoane nevăzute cu scrisul Braille - deplasându-se pe o suprafață pentru a detecta denivelări și văi microscopice.

Fiecare moleculă ar putea interacționa fără fir cu vecinii săi prin câmpurile lor electrice. Aceste molecule au schimbat continuu informații sub formă de electroni între ele, provocând uneori molecule din jurul lor să schimbe stările. Acest lucru este similar cu modul în care curentul electric care curge în jos face ca tranzistorii din microcipuri să se schimbe înainte și înapoi pentru a codifica datele ca fiind unice sau zero.

Rezultatele au fost tipare precum linii, triunghiuri, hexagoane și rombozi, unde fiecare moleculă din interior este setată la o anumită stare.

Paralel masiv

În total, cel puțin 300 de molecule din sistem interacționează ca un computer masiv paralel, fiecare schimbând stările când datele sunt scrise în sistem. Modelele sau „automatele celulare” care rezultă printre molecule funcționează la fel ca circuitele pe cipuri pentru a direcționa fluxul de electricitate. Diferența este că în acest sistem, tiparele pot evolua în timp, odată cu introducerea datelor noi.

De asemenea, la fel ca creierul, dar spre deosebire de alte calculatoare artificiale existente, acest nou sistem se poate vindeca singur deoarece moleculele care alcătuiesc computerul se pot reorganiza automat.

„Aceasta este calculul asemănător creierului”, a spus cercetătorul Ranjit Pati, fizician la Universitatea Tehnologică Michigan.

Pentru a sonda puterea computerului molecular, cercetătorii au folosit-o pentru a simula cu succes două fenomene naturale: felul în care se difuzează căldura printr-un material și modul în care cancerul crește în organism.

În principiu, acest nou computer ar putea servi de asemenea ca mijloc de soluționare a problemelor pe care calculatoarele convenționale le găsesc prea greu de abordat, „probleme intractabile care sunt considerate imposibil de terminat într-un timp finit”, a explicat cercetătorul principal Anirban Bandyopadhyay, fizician la Japonia Institutul Național de Știință a Materialelor din Tsukuba.

Acestea ar putea include prezicerea comportamentului sistemelor cu multe corpuri care interacționează - orice, de la focare de boală până la evoluția galaxiilor, a spus Pati's Michigan.

O slăbiciune importantă a sistemului este modul în care depinde de scanarea microscopiei de tunelare, care este un proces lent. În viitor, poate fi posibilă utilizarea mai multor sfaturi pentru a scana simultan multe molecule simultan, a sugerat Pati.

Deoarece aceste molecule se adună în grile, scalarea lor până la un sistem mai mare nu va fi o problemă. Următoarea țintă a echipei este un computer care utilizează 1.000 de switch-uri moleculare.

"Lucrarea este în curs", a spus Bandyopadhyay.

Cercetările viitoare ar putea folosi, de asemenea, molecule care pot fi setate la mai mult de patru stări, pentru sisteme chiar mai complexe, a adăugat Pati.

Oamenii de știință și-au detaliat rezultatele online pe 25 aprilie în jurnal Fizica naturii.

  • 10 Inovații profunde înainte
  • Cat Brain inspiră calculatoarele viitorului
  • Dincolo de mouse: 5 moduri de interfațare cu computere viitoare






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News




Categorii Populare


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com