Хемијски рачунар

С Википедије, слободне енциклопедије

Хемијски рачунар, такође назван реакционо-дифузиони рачунар, БЗ рачунар (стоји за Белоусов–Зхаботинскy рачунар) или "гоwаре" рачунар је неконвенционалан рачунар заснован на полу чврстој хемијској "супи" где су подаци складиштени помоћу различито концентрованих хемикалија.[1] Израчунавања се врше помоћу природних хемијских реакција.

Позадина[уреди | уреди извор]

Првобитно су хемијске реакције виђене као једноставан корак напред ка стабилном еквилибријуму који није био обећавајући за рачунарство. Ово је промењено открићем од стране Бориса Белоусова, Совјетског научника 1950. Открио је хемијску реакцију између различитих соли и киселина које се кружно крећу између жуте боје и прозирног изгледа због концентрације различитих компоненти. У то време, ово је сматрано немогућим јер је ово ишло против другог закона термодинамике, која каже да ће се у затвореном систему ентропија једино повећавати током времена, што доводи до тога да се компоненте у мешавини дистрибуирају саме док се не успостави еквилибријум што чини све промене у концентрацијама немогућим. Али модерне теоретске анализе показују да непотребно закомпликоване рекације заиста могу да доведу до феномена без кршења закона природе.[1][2] Анатол Зхаботинскy је врло директно и једноставно демонстрирао да је то могуће уз коришћење Белоусов-Зхаботинскy реакције која показује обојене спиралне таласе.

Таласна својства БЗ реакције омогућавају пренос информација на исти начин као и сви остали таласи. Ово и даље оставља потребу за рачунање које се извршава конвенционалним микро чиповима, који користе бинарни код пребацујући и мењајући једнице и нуле кроз компликовани систем логичких гејтова. Да би се извршило било какво прихватљиво израчунавање неопходно је имати НАНД гејтове. (НАНД коло има два битовска улаза. Његов излаз је нула ако су оба бита на улазу један, у супротном је један). У верзијама хемијског рачунара, логичка кола су имплементирана помоћу концентрациоих таласа који појачавају или блокирају једни друге на различите начине.

Тренутно стање у развоју[уреди | уреди извор]

1989. демонстрирано је како помоћу хемијских реакција осетљивих на светлост могуће извршити обраду слика.[3] Ово је довело до великог напредка и повећања заинтересованости у пољу хемијских рачунара.

Андреw Адаматзкy је на Университy оф тхе Wест оф Енгланд демонстрирао једноставно логичко коло користећи реакционо-дифузионе процесе.[4] Штавише, он је теоретски показао како хипотетички "2+ медиум" моделован као ћелијски аутомат може да изврши израчунавања.[5] Адаматзкy је био инспирисан чланком о теорији израчунавања користећи кугле на столу за билијар. Да би пребацио овај принцип на БЗ-хемикалије и заменио кугле за билијар са таласима користио је следећи приницип: ако се два таласа сретну на крају, они креирају трећи талас који се региструје као јединица. Показао је ову теорију на практичан начин и бавио се тиме да произведе хиљаде хемијских верзија логичких кола да би креирао хемијски џепни калкулатор.

Један од проблема са тренутном верзијом ове технологије је брзина таласа који се крећу брзином од неколико милиметара по минуту. По Адаматзкy-ом, овај проблем може бити отклоњен смештањем гејтова јако близу један другом, да би се осигурао брз пренос сигнала. Друга могућност би могле да буду нове хемијске реакције у којима се таласи много брже крећу.

Године 2014, хемијски рачунарски систем је развијен од стране интернационалног тима предвођеног швајцарским федералним лабораторијама за науке о материјалима и технологијама (Сwисс Федерал Лабораториес фор Материалс Сциенце анд Тецхнологy) (Емпа). Хемијски рачунар коришћен је за израчунавање површинског притиска применом Марангони ефекта коришћењем киселкастог гела да би се пронашла најоптималнија путања између тачака А и Б, и притом је постигао већу брзину него конвенционални Сателлите Навигатион систем који је покушавао да израчуна исту путању.[6][7]

Године 2015, студенти дипломци Станфорд универзитета су конструисали рачунар коришћењем магнетних поља и капљица воде спојених са магнетним наночестицама, и притом су приказали основне принципе коришћене у хемијским рачунарима.[8][9]

Године 2015, студенти универзитета у Вашингтону креирали су програмски језик за хемијске реакције (првобитно развијен за ДНК анализу).[10][11]

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ а б „Арцхивед цопy” (ПДФ). Архивирано из оригинала (ПДФ) 15. 6. 2015. г. Приступљено 14. 6. 2015. 
  2. ^ „Мооре’с Лаw Ис Абоут то Гет Wеирд”. Наутилус. Архивирано из оригинала 26. 12. 2017. г. Приступљено 30. 12. 2017. 
  3. ^ L. Кухнерт; К. I. Агладзе; V. I. Кринскy (1989). „Имаге процессинг усинг лигхт-сенситиве цхемицал wавес”. Натуре. 337 (6204): 244—247. дои:10.1038/337244а0. 
  4. ^ Адаматзкy, Андреw; Де Лацy Цостелло, Бењамин (2002). „Еxпериментал логицал гатес ин а реацтион-диффусион медиум: Тхе XОР гате анд беyонд”. Пхyсицал Ревиеw Е. 66 (4): 046112. дои:10.1103/ПхyсРевЕ.66.046112. 
  5. ^ Андреw I. Адаматзкy (1997). „Информатион-процессинг цапабилитиес оф цхемицал реацтион-диффусион сyстемс. 1. Белоусов-Зхаботинскy медиа ин хyдрогел матрицес анд он солид суппортс”. Адванцед Материалс фор Оптицс анд Елецтроницс. 7 (5): 263—272. дои:10.1002/(СИЦИ)1099-0712(199709)7:5<263::АИД-АМО317>3.0.ЦО;2-Y. 
  6. ^ „Цхемицал ГПС Оутпреформс Сателлите Навигатион Сyстем > ЕНГИНЕЕРИНГ.цом”. енгинееринг.цом. 
  7. ^ „Емпа инвентс цхемицал цомпутер фастер тхан а сатнав”. гизмаг.цом. 
  8. ^ „Станфорд хас цреатед а wатер-дроплет цомпутер - ЕxтремеТецх”. ЕxтремеТецх. 
  9. ^ „Тхис цомпутер цлоцкс усес wатер дроплетс, манипулатинг информатион анд маттер ат тхе саме тиме”. ЗМЕ Сциенце. 
  10. ^ Сопер, Таyлор. „Цхемицал цомпутер: Ресеарцхерс девелоп программинг лангуаге то цонтрол ДНА молецулес”. ГеекWире. 
  11. ^ „УW енгинеерс инвент программинг лангуаге то буилд сyнтхетиц ДНА”. wасхингтон.еду. 

Извори[уреди | уреди извор]

Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Hemijski_računar&oldid=27355126”