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    據國外媒體報道，世界上最強大的“計算機”應當是人類大腦，日前，科學家模仿大腦的工作原理，設計出一種僅由十幾個微型納米級分子構成的微型電腦。

 

    迄今為止，這種微型納米電腦的運算速度是普通晶體管計算機的16倍，研究人員聲稱，最終這項發明將實現比普通晶體管計算機運算速度快1000倍。負責研制該微型裝置的科學家指出，它不僅能作為超級計算機的基礎，還可控制復雜裝置的元件，如：“微型醫療師”或“微型制造廠”等。

 

    微型納米電腦是由四甲基對苯醌(duroquinone)材料構成，四甲基對苯醌的形狀是六邊形圓盤上連接著4個圓錐細胞。日本筑波市國立材料科學研究所的外籍人工智能和分子電子學科學家安尼爾班·班德尤帕德亞伊(Anirban Bandyopadhyay)解釋稱，在顯微鏡下這種納米材料看上去就像小汽車。

 

    四甲基對苯醌的直徑小于1納米，它比可見光波長還要小數百倍。在這種微型納米電腦中共由17個四甲基對苯醌分子構成，其中1個四甲基對苯醌位于其他16個分子的圍繞中心，整體裝置都放置在一個金表面。

 

    微型納米電腦如何工作

 

    該微型納米電腦操作時，科學家通過一個非常鋒利的帶電傳導針對放置在中心的四甲基對苯醌進行電脈沖調節，由于電脈沖強度的不同，納米分子和其上的4個圓錐細胞將出現多種方式的變化。由于中心位置的分子與周圍的16個分子存在微弱的化學關聯性，當中心分子受到電脈沖調節而變化時，其他的16個分子也出現了變化。可以想像一下，這就像是由16根蜘蛛絲構成的蜘蛛網上，1只蜘蛛位于中心，當它向某一個方向移動時，16根蜘蛛絲也會產生微弱的變化，變化的方向都不相同。

 

    按照這種方法，中心四甲基對苯醌分子的電脈沖可向周圍16個分子傳送不同的指令。研究人員稱這項設計的靈感來源于人類的大腦細胞，大腦細胞呈現樹狀放射分支形狀，每一個分支都可用于與其他分支細胞進行溝通。

 

    班德尤帕德亞伊稱，正是大腦細胞的分支狀結構連接才使大腦運算思考能力非常強大。由于四甲基對苯醌擁有4個圓錐細胞，本質上就有4個不同的方向。這個中心分子還同時控制其他16個分子，從算術上計算：一個電脈沖信號可以實現4的16次方個不同結果，也就是近43億種結果。與之對比，普通晶體管計算機僅能夠執行一種指令，僅有兩種不同設置：0和1。這意味著一個電脈沖信號僅有兩種不同結果。

 

    結合式工作

 

    一種觀點是將這種微型納米電腦與其他分子或裝置相結合。比如：研究人員建造一個僅由分子構成的主機，或者像過去十年時那樣大的主機，將電腦主機與發動機、推進器、轉換裝置、電梯、傳感器等結合在一起。這種最新設計的微型分子電腦將提供一種控制其他混合裝置的方法，使它們有機地結合成一個整體。班德尤帕德亞伊和研究同事表示，他們可以利用微型納米電腦與其他8種混合裝置結合，工作起來就像是一個微型工廠。

 

    班德尤帕德亞伊稱，微型分子電腦還可用于控制復雜裝配分子儀器的元件。今后的應用可用于醫藥科學領域。他說，“設想裝配這樣的分子儀器并植入血液中，或許能夠摧毀人體內的瘤細胞。”

 

    日前，微型納米電腦所使用的非常鋒利的帶電傳導針是掃描隧道顯微鏡的附件，掃描隧道顯微鏡明顯比微型納分子要大許多，在微型納米電腦上使用這種帶電傳導針并不是理想首選。班德尤帕德亞伊希望未來使用分子代替帶電傳導針實現對微型納米電腦的控制。

 

    微型納米電腦需要在真空狀況下零下196攝氏度極寒冷的條件下制成，然而班德尤帕德亞伊聲稱，該裝置卻能在室溫條件下正常工作。

 

    二維向三維的突破性升級

 

    班德尤帕德亞伊強調稱，他們可以將微型納米電腦從二維16分子環狀結構擴展至三維1024分子球狀結構。這意味著同時執行1024個指令，一個信號可執行4的1024次平個結果。其運算速度也將大幅度提升。

 

    班德尤帕德亞伊和同事的這項研究成果發表在3月10日出版的《國家科學研究院學報》上。