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研究人员首次阐述:速度可超越量子计算机的“可成长型”计算机

  在理论性质层面上,这种“可成长”计算机在速度上可以以指数级别超越电子和量子计算机,这一性质已被学界公认多年。但是曼彻斯特大学的研究人员突破性地证明,可以使用DNA分子模型来创建NUTM。

  曼彻斯特计算机科学学院的King教授用一个例子来解释这个新型计算机,“我们可以试着想象,一台电脑正在破解一个迷宫,现在它来到了一个选择点,这里有一条路通向左边,另外一条通向右边,计算机一般需要选择要先探索哪一条路”。

  “但我们的新计算机并不需要选择,因为它可以复制自己,使得其可以同时探索两个路径,从而可以更快找到答案。这样‘神奇’功能的实现,是因为计算机的处理器是由DNA而不是硅芯片制成的,并且由硅芯片制成的电子计算机都只具有固定数量的芯片。”

  “我们的计算机这种可以增长的特性,使其可以比其他形式的计算机更快,也使得其可以解决很多之前被认为不可能解决的问题。”

  “量子计算机也是一种令人激动的新形式计算机,它也可以同时探索迷宫中的两条不同的路径。不过量子计算机这种同时探索的能力,只有当被探索的迷宫拥有某种对称特性的时候才可以进行,这样的前提条件也同时大大地降低了它的可用性。”

  “由于DNA分子非常的小,所以由此构成的台式机可能会拥有比全世界所有电子计算机加在一起之后还强的处理能力。这样的计算机也会有比当前最快的超级计算机更加优秀的性能,但是其花费,仅仅是非常小的一点能量。”

  曼彻斯特大学以其与计算机科学创始人阿兰·图灵的联系而闻名,并且其也创建了世界上第一个存储式电子计算机。

  King教授也表示,他们的这项新的研究,是构建在之前所提到的两个先驱的基础上的。

  阿兰·图灵的最大成就就是提出了通用图灵机(UTM)的概念。通用图灵机,即一台计算机,它可以计算任何其他计算机可以计算的东西。现在的电子计算机就是通用图灵机(UTM)的一种实现,但是量子通用图灵机(Quantum UTM)现在还未实现。

  这个无比炫酷科研成果的背后原理,就是看似非常神秘的DNA计算技术。DNA计算使用生物分子进行计算,而不是用传统硅芯片(silicom c

  hips)。在DNA计算中,使用四字符遗传字母表-A [腺嘌呤],G [鸟嘌呤],C [胞嘧啶]和T [胸腺嘧啶]进行编码,而不是使用与传统计算机相同的,使用由一系列0,1字符构成的二进制字母表来进行编码。

  运用这种编码技术,就可以合成具有特定序列的DNA分子,这些DNA分子可以代表计算机将要求解的各种问题。在应用中,科学家们会将这样合成的DNA分子放在人体或生物体中工作,计算结果则通过荧光蛋白的活动来读取。实际的计算则通过生物自身的生物酶催化反应进行,在这里的生物酶就如同我们在普通计算机计算中的算子一样(加,减,乘,除等)。经过这样的催化反应(计算)之后,我们就有可能得到想要的结果。

  而上文中所提到到的,使用DNA计算的计算机可以自行复制,而同时探索不同的两种可能性,也是利用了生物DNA可以进行自我复制的特性。

  自此,科学家们就开始了对这项技术的不懈探索。曼彻斯特大学研究的创新之处,就是在于他们利用这项技术,率先实现了NUTM。至于日后,这项技术最终会走到哪里,还请大家拭目以待。

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