211service.com
Masīvi paralēls dators, kas izveidots no viena molekulu slāņa
Mūsdienu datoru mikroshēmas apstrādā datus ar pārsteidzošu ātrumu aptuveni 10^13 biti sekundē. Salīdzinājumam, neironi šauj ar ātrumu aptuveni 100 reizes sekundē. Un tomēr smadzenes daudzos uzdevumos pārspēj labākos datorus.
Viens no iemesliem ir aprēķinu veikšanas veids. Datoros aprēķini notiek stingros konveijeros, pa vienam.
Tomēr smadzenēs vienlaikus notiek daudzi aprēķini. Katrs neirons vienlaikus sazinās ar līdz pat 1000 citiem neironiem. Un tā kā smadzenes sastāv no miljardiem neironu, paralēlās aprēķināšanas iespējas ir nepārprotami milzīgas.
Datorzinātnieki labi apzinās šo atšķirību un daudzos veidos ir mēģinājuši atdarināt smadzeņu masveidā paralēlās iespējas. Taču panākumus ir bijis grūti sasniegt.
Šodien Anirban Bandyopadhyay Nacionālajā Materiālzinātnes institūtā Cukubā, Japānā, atklāj daudzsološu jaunu pieeju. Viņu eksperimenta pamatā ir gredzenam līdzīga molekula, ko sauc par 2,3-dihlor-5,6-diciāno-p-benzohinonu jeb DDQ.
Tam ir neparasta īpašība: tas var pastāvēt četros dažādos vadošos stāvokļos atkarībā no notverto elektronu atrašanās vietas ap gredzenu. Turklāt ir iespējams pārslēgt molekulu no viena stāvokļa uz citu, savienojot to ar dažāda stipruma spriegumiem, izmantojot skenējošā tuneļa mikroskopa galu. Ir pat iespējams novirzīt iespējamos stāvokļus, kas var veidoties, ievietojot molekulu elektriskā laukā
Novietojiet divas DDQ molekulas blakus vienu otrai, un ir iespējams tās savienot. Faktiski viena DDQ molekula var savienoties ar 2 līdz 6 kaimiņiem atkarībā no tās un viņu vadītspējas stāvokļa. Kad viena molekula maina savu stāvokli, konfigurācijas izmaiņas viļņojas no vienas molekulas uz nākamo, veidojot un pārveidojot ķēdes, kad tā pārvietojas.
Ņemot to visu vērā, nav grūti iedomāties, kā DDQ molekulu slānis var darboties kā šūnu automāts, katrai molekulai esot šūnai automātā. Aptuveni runājot, noteikumus šūnu pārslēgšanai no viena stāvokļa uz otru nosaka molekulu novirze, un sākuma stāvokli ieprogrammē skenējošais tunelēšanas mikroskops.
Un tieši to šie puiši ir darījuši. Viņi ir uzlikuši 300 DDQ molekulas uz zelta substrāta, iestatot tās kā šūnu automātu. Vēl iespaidīgāk viņi ir inicializējuši sistēmu tā, lai tā aprēķina veidu, kā siltums izkliedējas vadošā vidē un kā vēzis izplatās caur audiem.
Un tā kā aprēķinos ir iesaistīts viss slānis, tas ir masveidā paralēls aprēķins, izmantojot vienu organisko molekulu slāni.
Bandyopadhyay un citi saka, ka šāda veida aprēķinu galvenā iezīme ir fakts, ka viena DDQ molekula var savienoties ar daudzām citām, gluži kā smadzeņu neironiem. Viņi saka, ka šī principa vispārināšana... pavērtu jaunu skatījumu uz topošo skaitļošanu, izmantojot molekulu kopumu.
Skaidrs, ka intriģējoša perspektīva.
Atsauce: arxiv.org/abs/1110.5844 : Organiskā molekulārā slāņa masveida paralēlā skaitļošana