首頁 > 易卦

重讀《奇點臨近》第六天,關於“新興計算技術”的認識

作者:由 心路Sunny 發表于 易卦日期:2023-01-19

本性奇點怎麼計算

計算機技術的加速發展已經改變了社會關係、經濟關係以及其他相關的一切。現代電子產品的生產過程是從晶片佈局的詳細設計到光刻,再到集中式工廠生產。而未來我們將會迎來在分子水平和三維水平上的計算機時代,奈米級電路更有可能是從化學燒瓶裡製造出來的,這個發展會使得工廠呈現分散式狀態。

從很多報道中,我們發現,為了達到三維分子計算水平的過渡階段正在進行之中。這些技術包括:奈米管和奈米管電路、分子計算、自組裝奈米管電路、生物系統類比電路組裝、DNA計算、電子的自旋計算、光計算、量子計算。

第一,由於奈米管可用三維組織的分子來儲存資訊和充當邏輯閘,因此,在三維分子計算時代最可能使用的是奈米管。以碳奈米管為例,單壁奈米管的直徑只有1奈米,這樣可以達到很高的密度。並且,奈米電晶體的理論限速應該是太赫茲級別,即1000G赫茲,大約是當代計算機速度的1000倍。一立方英寸的奈米管電路,如果得到充分開發,將比人腦強大1億多倍。由於碳奈米管將來會做得比任何矽電晶體都要小得多,並且可用標準的光刻裝置對其進行操作,因此為產生新型儲存形式提供了最大可能。

重讀《奇點臨近》第六天,關於“新興計算技術”的認識

第二,研究人員們還發現了一種理想效能的分子型別—輪烷,它可以透過改變分子內部環狀結構的能量等級來實現狀態轉換。其儲存能力已被證明可達到每平方英寸100G位元,如果在三維空間內組織,儲存的能力將更加巨大。

第三,自組裝奈米管電路,是可以實現有效奈米電子的技術。其自組裝特性可以自動剔除錯誤形成的元件,並使數萬億計的電路元件有可能自動組織起來,而不再需要精心設計。

第四,在生物學中有自我複製和自我組織的特性。分子生物學裡的終極自我複製是DNA複製,因此,可以利用DNA自組裝來誘導蛋白質分子或其他分子模板化和電路化,從而實現自上而下的技術改造,使得生物系統類比電路組裝成為可能。

第五,DNA計算機本質上是一個含有1萬億DNA分子水溶液的試管,每一個DNA分子的作用相當於一臺計算機。工作原理是:所建立的DNA鏈代表某個符號,該符號表示一段獨特的程式碼,每個這樣的鏈可透過“聚合酶鏈反應”的技術複製萬億次,並且鏈的增長可以自動進行。因為有數萬億這種鏈,所以每一個計算結果可能對應著多種鏈。

第六,由於電子可以在“向上”和“向下”兩個方向上自旋,因此,這個屬性可以用來做邏輯開關或一位儲存位的編碼。這是可以用於儲存和計算的。這種潛質能夠在室溫下實現超導效應,從而可以儘可能增加儲存和計算密度。又由於電子自旋是一種量子屬性,因此在量子計算系統裡,可以利用電子自旋來代表量子位元。

第七,光學元件也是可以在編碼的資訊流中執行邏輯和演算法功能,這樣的光學計算可以用於復現人腦某些機能,如處理感官資料等。

第八,量子計算技術,目前還屬於早期開發階段,當量子位元處於激發態時,每個量子位元都同時處於0和1兩個狀態,當“量子脫散”發生時,會留下明確的0和1序列,那麼脫散後的序列就代表所計算問題的解決方案。

由此,我們可以看到,對於未來新興計算技術,若達到三維分子計算水平,還需要實現單分子電晶體、基於原子的儲存細胞、奈米線、自組裝的方法和對萬億部件的自我診斷。