十大最怪异计算方式

国际在线专稿：传统电子计算机使用电子脉冲和磁体实现信息操作和数据储存，但是随着技术发展，还有其它比较怪异的方法处理这些信息。《新科学家》杂志列出了10大最怪异计算方式，包括光计算、量子计算、神经计算以及水波计算等。 , t4 L7 ^3 k; S" h+ H
1.光计算
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　　在所有处理信息的方式中，没有比光计算更为怪异的了。光计算方式具有高速度、大容量、空间传输和抗电磁干扰等优点，非常值得研究。尽管光缆传输数据早已普遍，但用光信号处理数据和进行计算还是不切实际的。因为对光的诱捕、储存以及操作依然非常困难。
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　　美国伊利诺伊州立大学保罗·布劳恩等人的研究让我们更接近这一目标。他已经研制成一款三维光学波导光子晶体，这种晶体可以诱捕光，使其降低速度，并在锐角转角处发生弯曲，而不必担心光逃逸。同时，美国哈佛大学的米哈伊尔·卢金已经开发出一种光晶体管，可以让信号光子从一个光信号转换成另外一个光信号。 2 V1 S$ ~. z9 v8 `' e6 R1 _' x/ r
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2.量子计算 ! L( V) [2 w. G& a: E

# _% w& {& F% G- A) [$ D　　如果你不再想使用传统计算规则，那么量子计算方式将是你最好的选择。量子计算不使用传统计算的基本信息比特，而利用量子机械效应创造量子比特。
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! ^5 ^0 h# T& H2 J8 ?% N. L　　研究显示，量子计算方式能够完成与传统计算方式类似的计算，并且随着量子比特数的增加，这种方法处理数据的速度将呈指数形式上升。这也就实现了传统计算机所不能完成的事情，比如快速分解大质数、破解密码锁等。可是到目前为止，量子计算机只能通过使用量子点、核磁共振、金属离子以及光量子等，进行很小数量的量子比特计算。 8 ~( I, G3 T1 d) @3 W0 e
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3.DNA计算 " `7 Q( u; \0 x& I. j

- _& {, Q5 R6 f! [0 M# y5 I　　DNA可能是完成计算的最完美材料。在某种意义上，DNA计算也在完成进化所担负的责任。DNA可以处理储存在普通碱基对上的数据和程序，就像蛋白质那样处理信息，让机体保持活着一样。 * ?0 ]( X$ h( k4 U2 u& X" x9 ]7 A

' F9 C' R" A! `) V8 L( G2 ?　　DNA计算的创始人是美国南加利福尼亚大学莱昂那多·阿德莱曼教授，他于1994年利用DNA计算方法首次解决了一个著名的数学难题“七顶点哈密尔顿路径”(找到一条一次性通过所有节点的最短路径)。其基本原理就是利用DNA顺序识别更短的“输入”节点，然后产生不同的“输出”顺序，最后读出结果。近来，科学家们开始对利用DNA计算方法创造生物计算机发生兴趣，比如在人体上。 / [5 F6 s! I6 A4 _
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4.可逆计算
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4 k6 R3 `' H  u9 G3 M" |　　很多人认为，我们应该像利用垃圾那样，循环利用电脑能源。硬件公司很久以前就试图开发减少能源消耗的计算机，一种常用方式就是通过可逆计算的芯片实现。一般情况下，每个计算操作，包括丢弃一些信息也会出现能量损失。可逆计算的目的就是恢复和重新利用这些能量。 * o5 H6 X/ U% M/ _

9 E) ]* J2 r" b　　美国佛罗里达大学的迈克尔·弗兰克正在开发这样一种方法：每个输入操作都会产生一个输出信号，而弗兰却将输出信号的能量转换成电路开始时的状态，从而开始新的信号输入，创造出一种零热量产生的计算方式。
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5.撞球计算 * ^. b9 t* E) J& {, V1 ^

1 G: ~* e, S; l6 k2 D0 F5 T　　传统的计算涉及电子通过电路内部每一个分子时产生的连锁反应，而科学家们正在尝试其它种类的连锁反应，包括多米诺或者大理石的连锁反应。通过谨慎安排多米诺或者大理石，也可以制作逻辑门(能够实现逻辑运算的电路，逻辑门指基本逻辑关系：与、或、非三种)。但是制作这样的微处理器可能需要很大空间，除非多米诺或者大理石也很小。
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: ~8 a0 Y6 Z+ e3 Y　　美国IBM公司的研究人员已经开始实验这种逻辑电路，通过使用原子互相撞击传递信息。尽管这种逻辑门只能使用一次，但是它却比现存的最小的晶体管还要小很多。$ I4 y5 k2 L$ u- _6 \

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6.神经元计算 / i  q: _9 V( v" @  d; k0 u

  @+ A+ E3 E. a  `, `　　研究神经元如何进行计算，如计录无数的输入信号和决定是否作出反应，通常为复制人类大脑的计算方式。芝加哥西北大学的费尔迪南多·伊万迪正在研究如何利用七鳃鳗(一种类似鳗鱼的脊椎动物)的大脑细胞控制机器人。从机器人身上的光敏感元件上输出传递给神经元，神经元的反应被用来控制机器人的动作。 0 X+ o6 q, @" j- n

) V5 s* R, }1 D; Z6 C　　此外，英国纽卡斯尔大学的神经学家克莱尔·林德利用《星球大战》电影中记录的一只蝗虫的神经活动，开发出一种非常精确的故障排除系统。美国国防部高级研究计划署近来正在利用飞蛾大脑的电子元件，尝试遥控半机械昆虫间谍——飞蛾。 & s0 h: k2 [$ p  K4 o0 Q4 s' i
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7.核磁共振计算   }/ J+ [3 c! p7 j1 q9 \. m. ]
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　　如果你知道如何操作水，那么每杯水就是一台电脑。英国约克大学苏珊·斯特尼和她的同事们使用强磁场(核磁共振)控制和观察分子的交互作用，这种方法能够以三维方式表现信息。如果研究能够成功，只需要一杯水，我们就可以演算大气模型一样复杂的运算。可是到目前为止，这个研究小组只在传统电脑上完成了原理证明。 9 M5 D) r$ M! T

1 x3 V: A4 c) F7 D  d  j. _, f　　8.Glooper计算
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　　这可能是最奇特的计算方法之一，它放弃传统电脑硬件，而使用gloopware。英国西英格兰大学的安德鲁·亚当马兹基可以用一种化学制剂制作成逻辑门，从而阻止贝洛索夫·恰鲍廷斯基在其脉冲循环化学反应中产生的离子波传播。安德鲁已经展示了他的化学逻辑门，可以被用来辅助制造机器手臂。当机器人手指进行模仿动作时，化学反应就被触发，进而控制这只手。 / Q6 [) w( d# X6 D( G  J: u! w6 v

3 b- g" i; ]- j" I* t　　9.霉变计算 ' n& B- W- b% x" g( R0 g

: U) K$ c+ n6 M; A　　即使像粘菌这样的原始生物也可以被用来解决问题传统计算机难以处理的问题。日本北海道大学的Toshiyuki Nakagaki和同事曾经证实，粘菌能够找到最短路线通过迷宫。 7 h5 e& G& ?; @7 ~" l7 p1 D1 m

9 |3 Z3 G1 T  W* T; h2 [6 f) s　　在他们的试验中，一种阿米巴门原生质粘菌起初也是尝试所有路径走出迷宫的。但是在迷宫另外一个出口放上食物后，这种生物能够找出最短路径，直接向有食物的出口前进。对于计算机专家们来说，这是一个非常有趣的实验。因为解决迷宫路径问题与“七顶点哈密尔顿路径”的问题类似，而对于传统计算机来说，这是一个非常难的问题。
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　　10.水波计算   d' `2 g. o8 W

* X  Y2 C' {0 i! D& ^　　也许我们最无法想象的就是计算机竟然以水的波动为动力。利用波动箱和一个高处的摄像机，英国苏塞克斯大学的克莉森西娅·费尔南多和萨帕沙·索加卡用水波动的模式制造出一种逻辑门，称作“exclusive OR gate”，或XOR gate。人造神经网络感知器可以模仿一些逻辑门，但是却不能模仿XOR gate。