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十大最怪異計算方式

[size=4]傳統電子電腦使用電子脈沖和磁體實現資訊操作和數據儲存，但是隨著技術發展，還有其他比較怪異的方法處理這些資訊。《新科學家》雜誌列出了10大最怪異計算方式，包括光計算、量子計算、神經計算以及水波計算等。

1.光計算

　　在所有處理資訊的方式中，沒有比光計算更為怪異的了。光計算方式具有高速度、大容量、空間傳輸和抗電磁干擾等優點，非常值得研究。儘管光纜傳輸數據早已普遍，但用光信號處理數據和進行計算還是不切實際的。因為對光的誘捕、儲存以及操作依然非常困難。

　　美國伊利諾伊州立大學保羅·布勞恩等人的研究讓我們更接近這一目標。他已經研製成一款三維光學波導光子晶體，這種晶體可以誘捕光，使其降低速度，並在銳角轉角處發生彎曲，而不必擔心光逃逸。同時，美國哈佛大學的米哈伊爾·盧金已經開發出一種光電晶體，可以讓信號光子從一個光信號轉換成另外一個光信號。

　　2.量子計算

　　如果你不再想使用傳統計算規則，那麼量子計算方式將是你最好的選擇。量子計算不使用傳統計算的基本資訊比特，而利用量子機械效應創造量子比特。

　　研究顯示，量子計算方式能夠完成與傳統計算方式類似的計算，並且隨著量子比特數的增加，這種方法處理數據的速度將呈指數形式上升。這也就實現了傳統電腦所不能完成的事情，比如快速分解大質數、破解密碼鎖等。可是到目前為止，量子電腦只能通過使用量子點、核磁共振、金屬離子以及光量子等，進行很小數量的量子比特計算。

　　3.DNA計算

　　DNA可能是完成計算的最完美材料。在某種意義上，DNA計算也在完成進化所擔負的責任。DNA可以處理儲存在普通鹼基對上的數據和程式，就像蛋白質那樣處理資訊，讓機體保持活著一樣。

　　DNA計算的創始人是美國南加利福尼亞大學萊昂那多·阿德萊曼教授，他于1994年利用DNA計算方法首次解決了一個著名的數學難題“七頂點哈密爾頓路徑”(找到一條一次性通過所有節點的最短路徑)。其基本原理就是利用DNA順序識別更短的“輸入”節點，然後產生不同的“輸出”順序，最後讀出結果。近來，科學家們開始對利用DNA計算方法創造生物電腦發生興趣，比如在人體上。

　　4.可逆計算

　　很多人認為，我們應該像利用垃圾那樣，迴圈利用電腦能源。硬體公司很久以前就試圖開發減少能源消耗的電腦，一種常用方式就是通過可逆計算的晶片實現。一般情況下，每個計算操作，包括丟棄一些資訊也會出現能量損失。可逆計算的目的就是恢復和重新利用這些能量。

　　美國佛羅裏達大學的邁克爾·弗蘭克正在開發這樣一種方法：每個輸入操作都會產生一個輸出信號，而弗蘭卻將輸出信號的能量轉換成電路開始時的狀態，從而開始新的信號輸入，創造出一種零熱量產生的計算方式。

　　5.撞球計算

　　傳統的計算涉及電子通過電路內部每一個分子時產生的連鎖反應，而科學家們正在嘗試其他種類的連鎖反應，包括多米諾或者大理石的連鎖反應。通過謹慎安排多米諾或者大理石，也可以製作邏輯門(能夠實現邏輯運算的電路，邏輯門指基本邏輯關係：與、或、非三種)。但是製作這樣的微處理器可能需要很大空間，除非多米諾或者大理石也很小。

　　美國IBM公司的研究人員已經開始實驗這種邏輯電路，通過使用原子互相撞擊傳遞資訊。儘管這種邏輯門只能使用一次，但是它卻比現存的最小的電晶體還要小很多。


6.神經元計算

　　研究神經元如何進行計算，如計錄無數的輸入信號和決定是否作出反應，通常為複製人類大腦的計算方式。芝加哥西北大學的費爾迪南多·伊萬迪正在研究如何利用七鰓鰻(一種類似鰻魚的脊椎動物)的大腦細胞控制機器人。從機器人身上的光敏感元件上輸出傳遞給神經元，神經元的反應被用來控制機器人的動作。

　　此外，英國紐卡斯爾大學的神經學家克萊爾·林德利用《星球大戰》電影中記錄的一隻蝗蟲的神經活動，開發出一種非常精確的故障排除系統。美國國防部高級研究計劃署近來正在利用飛蛾大腦的電子元件，嘗試遙控半機械昆蟲間諜——飛蛾。

　　7.核磁共振計算

　　如果你知道如何操作水，那麼每杯水就是一台電腦。英國約克大學蘇珊·斯特尼和她的同事們使用強磁場(核磁共振)控制和觀察分子的交互作用，這種方法能夠以三維方式錶現資訊。如果研究能夠成功，只需要一杯水，我們就可以演算大氣模型一樣複雜的運算。可是到目前為止，這個研究小組只在傳統電腦上完成了原理證明。

　　8.Glooper計算

　　這可能是最奇特的計算方法之一，它放棄傳統電腦硬體，而使用gloopware。英國西英格蘭大學的安德魯·亞當馬茲基可以用一種化學製劑製作成邏輯門，從而阻止貝洛索夫·恰鮑廷斯基在其脈衝迴圈化學反應中產生的離子波傳播。安德魯已經展示了他的化學邏輯門，可以被用來輔助製造機器手臂。當機器人手指進行模倣動作時，化學反應就被觸發，進而控制這只手。

　　9.霉變計算

　　即使像粘菌這樣的原始生物也可以被用來解決問題傳統電腦難以處理的問題。日本北海道大學的Toshiyuki Nakagaki和同事曾經證實，粘菌能夠找到最短路線通過迷宮。

　　在他們的試驗中，一種阿米巴門原生質粘菌起初也是嘗試所有路徑走出迷宮的。但是在迷宮另外一個出口放上食物後，這種生物能夠找出最短路徑，直接向有食物的出口前進。對於電腦專家們來說，這是一個非常有趣的實驗。因為解決迷宮路徑問題與“七頂點哈密爾頓路徑”的問題類似，而對於傳統電腦來說，這是一個非常難的問題。

　　10.水波計算

　　也許我們最無法想像的就是電腦竟然以水的波動為動力。利用波動箱和一個高處的攝像機，英國蘇塞克斯大學的克莉森西婭·費爾南多和薩帕沙·索加卡用水波動的模式製造出一種邏輯門，稱作“exclusive OR gate”，或XOR gate。人造神經網路感知器可以模倣一些邏輯門，但是卻不能模倣XOR gate。[/size](李金良)

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