Создан химический компьютер

Новое исследование, проведенное учеными Университета Глазго, представило удивительное технологическое достижение — химический компьютер, способный решать задачи комбинаторной оптимизации.

Результаты этого исследования опубликованы в престижном журнале Nature Communications.

Стоит отметить, что реакция Белоусова-Жаботинского представляет собой целый класс химических процессов, где различные параметры, такие как цвет, концентрация компонентов и температура, колеблются в определенном режиме. Эти колебания могут быть как периодическими, так и хаотическими, что придает системе сложное и даже живое поведение.

Интересно, что системы, основанные на реакциях Белоусова-Жаботинского, могут демонстрировать поведение, напоминающее функционирование живых организмов. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных и инновационных вычислительных систем, способных адаптироваться и самоорганизовываться.

Уникальной особенностью разработанной учеными новой системы является использование двоичной системы для концентрации реагентов: низкие концентрации соответствуют «0», а высокие — «1». Это позволяет создавать переменные концентрации, зависящие от времени, что значительно расширяет возможности химического процессора. Кроме того, информация может передаваться между отдельными ячейками с протекающими реакциями Белоусова-Жаботинского внутри через диффузию.

Ядро химического процессора представляет собой распечатанную на 3D-принтере сетку взаимосвязанных ячеек-реакторов. Эта сетка обеспечивает эффективное взаимодействие между реагентами и управление химическими процессами. Передача данных в процессах осуществляется посредством магнитных мешалок, способных управлять реакциями и обеспечивать необходимую динамику в системе.

Таким образом, новая система концентрации реагентов и передачи данных в химическом процессоре представляет собой инновационный подход к управлению химическими реакциями. Ее уникальные возможности открывают перспективы для развития более эффективных и точных методов контроля химических процессов, что может найти применение в различных областях науки и техники.

Процессор, используемый для реализации клеточных автоматов, является ключевым элементом в системе, предназначенной для моделирования сложных систем. Клеточные автоматы представляют собой математические модели, где простые компоненты взаимодействуют друг с другом на основе определенных правил. Также в системе предусмотрены мешалки, упрощающие взаимодействие между соседними ячейками и синхронизирующие колебания.

Обработка выходных данных включает в себя два важных компонента: сверточную нейронную сеть (CNN) и детерминированный конечный распознаватель (RFSM). Эти компоненты анализируют концентрации реагентов и продуктов реакции, которые регистрируются видеокамерами. Таким образом, система обеспечивает точное и надежное мониторинг химических процессов.

Использование процессора для клеточных автоматов открывает новые возможности для исследования и моделирования сложных систем. Точное взаимодействие между компонентами и анализ данных с помощью нейронных сетей и распознавателей значительно повышает эффективность и точность процесса моделирования.

Интересно, что в ходе исследований было обнаружено, что некоторые ячейки объединяются в системы, которые демонстрируют репликацию и конкуренцию, напоминая живые организмы. Это открывает новые перспективы в понимании принципов организации и функционирования сложных систем.

Кроме того, стоит отметить, что процессор не только способен эффективно решать задачу коммивояжера, но и может быть использован для оптимизации других сложных задач, требующих поиска оптимального решения в ограниченных условиях.

Важно понимать, что эти открытия могут иметь значительное значение не только в области информационных технологий, но и в биологии, экономике и других областях, где важны принципы самоорганизации и оптимизации. Возможно, это поможет разработать новые методы решения сложных задач и улучшить процессы в различных сферах деятельности.

Источник и фото - lenta.ru