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科学家利用化学动力学解决复杂问题

在化学和计算的交叉领域,格拉斯哥大学的研究人员开发了一种基于 Belousov-Zhabotinsky (BZ) 反应的混合数字化学概率计算系统,可用于解决组合优化问题。

通过利用 BZ 反应固有的概率性质,该系统展示了复杂系统中的复制和竞争等新兴行为,让人想起生物体。这可能为解决因现代计算的限制而困扰的计算任务的新方法铺平道路。

将电子控制和化学动力学相结合提供了一种执行高效计算的方法,将两者的优点结合起来,以开发具有无与伦比的效率和可扩展性的自适应仿生计算平台。

这项研究由格拉斯哥大学化学系主席 Leroy Cronin 教授领导,发表在《自然通讯》上。克罗宁教授向 Phys.org 讲述了他们的工作,并阐述了他追求这一目标的动机。

“我想看看我们是否可以制造一种新型的化学信息处理系统,因为我受到生物学如何在潮湿的大脑中处理信息的启发,”他说。

现代计算的局限性

现代计算依赖于晶体管,这是电子设备的构建模块,用于创建逻辑门和存储单元,形成数字电路的基础。但是,对更多计算能力的需求意味着晶体管变得越来越小。

由于制造和物理定律的限制,晶体管的小型化有一些限制。晶体管越小,制造起来就越困难,需要的功率也越大,散发的热量也就越多,能源效率也越来越低。

这促使科学家们探索其他类型的计算,例如量子计算,虽然量子计算在解决问题方面非常强大,但经典计算机不会因纠错而遭受可扩展性问题。

另一方面,基于物理过程(例如化学反应)的计算使用数字、化学和光学等系统的混合。这为非常规计算架构开辟了新途径,其功能超越了传统数字系统。

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