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水动力计算机问世,可精确的控制和操作身体的物质

Amy Norcross?? 2015年10月08日 ?? 收藏1
虽然它的处理速度比现有计算机慢了一些,但这台透过水滴移动而运作的计算机,理论上可以执行相同的操作。根据史丹佛大学(Stanford University)Bjorn Carey所言,这项工作,结合"水滴流体动力学与计算器科学的一个基本要素—一个运行的时钟。"

水滴流体力学可实现水动力计算机。(图片来源:维基百科共享资源Brocken Inaglory)
水滴流体力学可实现水动力计算机。(图片来源:维基百科共享资源Brocken Inaglory)

水动力计算机在"同步通用液滴逻辑和控制(Synchronous universal droplet logic and control)"这篇文章中被介绍。该篇文章刊登在Nature Physics杂志上,共同作者Georgios Katsikis、James S. Cybulski及Manu Prakash皆来自始史丹佛大学。其中,Prakash也是在发展中国家可用于检测疾病的纸显微镜(paper microscope)背后设计者之一。

"水滴是个迷人的材料,因为它们就像个小袋 子,你可以把任何想要的东西都装进去"Prakash说。在这个水动力计算机的研发案例中,研究团队增加微量磁性奈米粒子到水滴中,在这之前,将它们放在 一个含有为小铁条的微型Pac-Man(编按:很久以前的游戏,黄色圆形小精灵吃着迷宫里的荧光黄小点点…想起来了吗?)迷宫内。整个结构填满油,并夹在 载玻片之间。

"每次这个迷宫场域翻转,微小铁杆的磁性反转,将磁化水滴绘制在一个新 的、预定的方向上,就像在轨道上的电刷车(slot car)。"史丹佛大学的Carey表示,"场域的每个反转计算为一个时钟周期,就像秒针在钟面制作一个完整的圆,在每个周期中,每一滴水滴的"行军"恰 好如一步步前进。"

"照相机记录着各水滴间的相互作用,因为是实时发生,所以允许观察计算,"Carey补充。"水滴的存在或不存在即代表二进制制的1和0代码,且时钟确保所有水滴在完美同步的状态下移动…因此该系统几乎能在没有任何错误下持续运作。"

Popular Science作者Mary Beth Griggs提到,"人们希望,有一天,些微小的水滴会像试管,比任何现有的实验室技术更快且更容易分析化学物品或生物成分。"

水动力计算机目标不是要与电子计算器或操作文字处理机竞争,Prakash解释。"我们的目标是打造一个全新的计算机,可以精确的控制和操作身体的物质。想象一 下,若当你进行一整组的计算,不仅仅处理讯息,物理物质算法操作也相当不错,而我们刚刚在中尺度(mesoscale)实现了这个可能。"

Prakash 指出,该小组计划为这些水滴电路制作一个设计工具,并提供给公众。"我们对任何愿意一起参与的人都有兴趣,以让每个人都能在建构单元的基础上设计出新的电路,就如同我们在这份研究文件中所描述的,或是发现新的单元。他进一步说明,"现在,任何人都能将这些电路行程没有外部控制的复杂水滴处理器—先前这可 是一个非常艰巨的挑战。"

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时钟? 计算机?

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