新型分子計算機能耗超低

據英國《新科學家》周刊網站 1 月 XNUMX 日報導,利用分子解決問題的計算機的能耗是傳統計算機的十分之一。 如果做得更大,這些生物計算機可以有效地解決通常需要大量時間和精力的複雜物流問題。

在計算機歷史的大部分時間裡,隨著芯片尺寸越來越小,運行所需的能量也越來越小。 但這種關係在大約 15 年前就破裂了,這意味著執行大型計算任務的計算機並不像我們曾經希望的那樣節能。

使未來計算機更節能的一種方法可能是完全放棄電子產品並轉向生物學。 德國德累斯頓工業大學的 Thiel Koten 及其同事構建了一台基於芯片的生物計算機,該計算機使用通過通道移動的分子來解決問題。

英媒:新型分子計算機能耗超低

該芯片由玻璃製成。 為了執行計算任務,研究人員用含有驅動蛋白分子和微管的液體填充芯片。

微管構成細胞內“支架”的一部分,驅動蛋白沿著它們移動以運輸其他分子。 但是生物計算機的設計扭轉了這種情況。 Koten 說,在生物計算機中,在芯片通道中移動的微管實際上在驅動蛋白上“衝浪”。 所有微管同時移動,這意味著可以同時執行許多計算任務。

微管通過通道移動,每條路徑對應於計算機的暫定解決方案。 然後研究人員拍攝圖像以讀取生物計算機的輸出信息並確定最成功的解決方案。

Coten 說,生物計算機可以解決密集組合問題,例如計算必須在多個城市停留的飛機的最佳路線。

美國哥倫比亞大學的亨利赫斯表示,上述新型生物計算機與十年前製造的第一代生物計算機相比,是一個重大進步。

傳統計算機能夠更快地解決特定問題,但要解決包含更多變量的組合問題,電子計算機可能需要數十億年的時間。 加拿大麥吉爾大學的 Dan Nigulau 表示,如何提高電子計算機的計算速度是一個懸而未決的問題,而對於新的生物計算機,研究人員只需添加更多的分子即可在幾天內解決問題。 微管非常小,1克液體可以容納數万億個微管,這是一個有利條件。

“衝浪”分子也只使用傳統計算機每一步計算所消耗的能量的十分之一。 “這些 [分子] 馬達在進化過程中已經優化了 1 億年,這是可以理解的,”科頓說。 ”

這種新設備是迄今為止同類設備中功能最強大的,但在實用性方面還不夠先進。 Cotten 說,要實際應用於物流等領域,該團隊的計算機需要更多的分子,這對製造技術是一個挑戰,而微管在通過通道時“彎曲”會導致更多的錯誤。 “我們製造的生物計算機處於人們剛開始組裝第一批晶體管時電子計算機所處的狀態,”他說。 ”

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