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盗梦空间,未来Computer将比现行反革命快亿倍

点击: 104 次  来源:http://www.010zws.com 时间:2020-03-24

核心提示:科技的发展日新月异,科学家的想象力和创造力也往往令人叹为观止,正所谓“只有想不到,没有做不到”。目前,生命科学、环境科学、海洋科学、新能源、新材料、先进制造技术、航空航天技术、物理等科技领域有哪些尖端发展?近日,广东科学中心推出的大型免费展览——“科技前沿”主题展,详细介绍了科技领域的最新发明和研究成果。科技的发展日新月异,科学家的想象力和创造力也往往令人叹为观止,正所谓“只有想不到,没有做不到”。目前,生命科学、环境科学、海洋科学、新能源、新材料、先进制造技术、航空航天技术、物理等科技领域有哪些尖端发展?近日,广东科学中心推出的大型免费展览——“科技前沿”主题展,详细介绍了科技领域的最新发明和研究成果。

图片 1 光子计算机中的芯片

通过脑-芯片连接的技术,不但可实现在科幻电影中的人机对话,还可能让盲人重见光明。未来当脑际接口和人工智能技术发展到一定程度后,可治疗抑郁症和帕金森氏病,也可能用来改变正常人的一些脑功能和个性,甚至移植记忆,“盗取”梦想等。

  计算机是人们日常工作、学习和生活中离不开的工具。随着技术的发展,计算机技术也在不断发展,除了传统计算机性能不断提升外,还出现了许多新型计算机,其性能大大超过传统计算机,本文就介绍几种未来的计算机,让你大开眼界。

移植记忆盗取梦想不是梦

  “光脑”来了!

人类可以使用意识来操纵电脑和其他生物,这已经不是梦。记者从“科技前沿”主题展上获悉,美国斯坦福大学的研究人员结合遗传工程与光来操作鼠的个别神经细胞,称之为光遗传学。使用这项技术,可以随意控制鼠的运动方向,并有助于发展一系列脑相关失调的新疗法。

  人们目前所熟悉的电子计算机,从第一代的电子管计算机到第五代智能计算机,都是传统的计算机,由电信号来传递、存储和处理信息。

据介绍,通过一种脑-芯片连接的技术,不但可以实现在科幻电影中的人机对话,更重要的是,有可能让盲人重见光明。

  光子计算机是相对电子计算机而言的,又名“光脑”。光子计算机由光信号来传递、存储和处理信息,光子作为信息载体,在以光互连代替导线互连、以 光硬件代替电子硬件的机器内部,以接近每秒30万千米的速度传递和处理信息。光子计算机不同于电子计算机对电子的控制来进行操作,它依靠激光器、光学反射 镜、透镜、光滤波器等光学元件和部件对光子的控制来完成运算。

利用这种技术,还可以通过计算机来模拟人脑神经网络,使计算机变得聪明,甚至使未来的智能机器人可以超过人类的智能。

  在光子计算机中,由于光子没有质量、不带电荷,传递信息时不受电磁场作用,千万束光也能平行或相互交叉传播,彼此互不干扰、齐头并进地同时穿越 一只光学元件,其传递速度基本是光速,远远高于电子携带信息的传递速度。光子“无导线”传递信息,信息通道是平行的且密度极大。1角硬币大小的棱镜,其形 成的并行信息通道的传输能力,可超过全世界现有电缆的许多倍。光子除在产生它的光辐射源(激光源)需要少许能量外,在传递和转换及存储和处理信息时能量消 耗极低。正因为如此,光子计算机最重要的优势是信息的并行传输、高速处理、大容量存储以及运行的低能量消耗,这决定了光子计算机在存储能力和运算速度等方 面远超电子计算机。

据介绍,未来当脑际接口和人工智能技术发展到一定程度后,将不但能修复残疾人的受损功能,也能增强正常人的功能。例如治疗抑郁症和帕金森氏病,也可能用来改变正常人的一些脑功能和个性,甚至移植记忆,“盗取”梦想等。

  生物计算机,有思维能判断

蛋白质分子制成生物芯片

  生物计算机是受人脑具有强大信息处理能力的启发,模拟人脑的生物功能,实现数字计算的一类高性能计算设备。通俗来讲,人们知道,生物组织体是由 无数个细胞组成,细胞又由水、盐、蛋白质和核酸等有机物组成,这些有机物中的蛋白质分子就如同开关一样,具有类似电子计算机中电子元件的“开”与“关”的 功能,可以看成一个开关。由此,人类利用遗传工程技术,仿制出这种蛋白质分子,作为生物元件或生物芯片制成计算机,这即生物计算机。

据悉,清华大学最近研制出了一种全自动生物芯片扫描仪,该仪器可以控制生物芯片上样品和试剂的自动进给、反应和检测,具备普通大型生化分析仪所具备的全部功能。

  生物计算机的生物元件比电子计算机的电子元件要小很多,由于蛋白质分子有能力自我组合,生物芯片一旦出现故障,可自我修复,实现自愈合和自改 善,同时通过发挥生物的调节特性,能使生物计算机有一定的思维和判断能力。更独特的是,生物计算机的生物元件开关速度要快得多,可模拟人脑的生物特性,天 然拥有人脑的并行处理功能,运算速度比现在最快的超级计算机还要快10万倍左右。由此可知,生物计算机不但体积小、存储能力强、运算速度快、可靠性好,而 且拥有一定的智能,可进行思维和判断。

据介绍,某些有机物中的蛋白质分子像开关一样,具有“开”与“关”的功能。因此,人类可以利用遗传工程技术,仿制出这种蛋白质分子,用来作为元件制成生物芯片。而生物计算机是人类期望在21世纪完成的伟大工程之一。这种计算机是以生物芯片取代在半导体硅片上集成数以万计的晶体管制成的计算机。

  量子计算机,解密成“分分钟”的事

研究者表示,生物计算机芯片运算速度要比当今最新一代的计算机快十万倍,而能量消耗仅相当于普通计算机的十亿分之一,存储信息的空间仅占百亿分之一;而且,生物芯片具有生物活性,一旦出现故障,可以进行自我修复;生物计算机还能够与大脑和神经系统相连,直接接受大脑的综合指挥,成为人脑的辅助装置或扩充部分,并能由人体细胞吸收营养补充能量,不需要外界能源。

  量子计算机是一种使用量子算法操控量子比特,实现快速计算的设备。量子计算机采用并行的计算方式,其运算速度相当于很多台电子计算机的并行运算 能力,因此其运算速度非常快,运算能力非常强。据媒体日前报道,谷歌量子人工智能实验室12月9日发布消息称,在最近进行的测试中,该研究实验室的量子计算机的运行速度比传统计算机芯片上运行的模拟装置快1亿倍。正因如此,用量子计算机进行密码解密也就成了“分分钟”的事。不过,研发量子计算机最大的难点在于它的“不稳定性”,一旦量子计算机用的计算要素———量子比特的相干性消失,量子计算机就会退化成普通计算机。

光学计算机问世指日可待

  拟态计算机,随时变身抵御攻击

2010年7月27日,英特尔公司宣布了一项重大技术进步,使用光束替代电子在计算机内部及周边进行数据传输。与目前的铜缆技术相比,它可以实现更长距离的数据传输以及数倍的速度提升,每秒可传输高达50GB的数据——相当于一部完整的高清电影。

  拟态计算机是受自然界的“伪装大师”章鱼通过扭曲身体和触手以及改变颜色、模仿其他动物的外表和行为来规避危险的启发,按照拟态计算原理构造的 一种计算机,它改变了电子计算机“结构固定不变、靠软件编程”的计算方式,实现了计算机结构动态可变,并“依靠变结构、软硬件结合”的运行模式,从而能像 “变形金刚”一样,根据不同计算任务,通过主动“变身段”迎合不同用户或计算任务,合理地利用计算资源,同时还能以结构的不确定性来抵御黑客或病毒的攻 击,使计算机拥有高安全性。

英特尔公司在《自然》杂志上发表的文章宣称,他们已经使用硅材料创造了雪崩光电二极管的性能世界纪录,频率高达340GHz。这意味着他们在通往光学计算机的道路上又近了一步。

  除了以上几种外,未来的高性能计算机还包括纳米计算机、超导计算机、化学计算机等,不过多数这些未来计算机还处于探讨试验阶段,但随着科技的不 断进步,计算机像其他任何事物一样,发展永不会停步。在不久的以后,电子计算机很有可能被它们中的一种或两种取代,这些计算机可以更好地在对武器研制、战 争设计、作战模拟、情报分析、密码破译、通信加密、卫星导航、防空反导等提供优良的服务,大幅提升部队的战斗力水平和国家的军事实力。(王群)

据介绍,光学计算机是用光代替电子驱动的电子学装置元件,以光子代替电子,光硬件代替电子硬件,光处理信息代替电处理信息,且用砷化镓光学开关。其处理数据的功能要比电子计算机大1000多倍,处理信息的速度为每秒10亿次,接近人脑的思维能力。

责任编辑:王金志 SN100

在光脑中,输送信息的是光子,运动速度相当于光速度,要比电子运动速度快得多。而且,光子携带和传递信息的能力也远远强于电子。

而光学计算机的优点,首先是光比电更加节能。光在传输的过程中,损耗是很小的。而电在导体中传输会受到电阻的影响, 一部分电会转换为热能;其次是,光有颜色之分。光不像电子一样有正负之分。白光有7种原色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。它们能表达的信息一定比电更加丰富。

世界真奇妙

有种合金材料有“记忆”

在材料的发展上,各种形形色色的新材料更让人眼花缭乱。有一种叫做形状记忆合金的材料尤其神奇。据专家介绍,这种材料变形成另一种形状后,经过热、光、电等物理刺激或化学刺激又可以恢复成初始形状的材料。

以热刺激为例,这种具有单程记忆效应的形状记忆材料在低温变形后加热可恢复到高温时的形状,但再冷却时不能恢复到低温时的形状。而具有双程记忆效应的材料不但在低温变形后加热可以恢复到原来高温时的状态,再次冷却时还能恢复到低温时的形状。

如果用在航天上,可以利用形状记忆合金在高温环境下制作天线,再在低温下把它压缩成一个小球,使它的体积缩小到原来的千分之一,这样很容易运上太空,运到太空后由于太阳强烈的辐射使它恢复原来天线的形状,按照需求向地面发回宝贵的信息。

而在日常生活中,由记忆乳胶材料制成的枕头和记忆纤维材料制作的衣服,可以防止变形;而由记忆合金材料制作的灯罩可在亮灯时自动开启,灯灭时自动关闭。

神奇小分子可控心脏发病

小分子RNA是近些年人类最重要的发现之一,它是一种具有19~24个核苷酸的非编码RNA,可以直接调控某些基因的开关,从而控制细胞的生长发育并决定细胞分化。

小分子RNA在动物和植物的发育过程中发挥着关键的作用,在两种植物牵牛花和金鱼草中,miRNA突变则导致花瓣变成了花蕊。

科学家还发现,小分子RNA还可以调节干细胞分化和自我更新,不同的小分子RNA控制了干细胞不同的分化方向,使有的干细胞分化成血细胞,有的分化成神经细胞。让人吃惊的是,这种神奇的小分子RNA还可控制心脏多种病理发生。

杀死癌细胞的细菌可人造

美国加州大学研究者最近设计了一种可以侵入并杀死癌细胞的细菌,他们向细菌中引入了多条基因线路,使得细菌可以探测外界的环境,当细菌遇到肿瘤细胞时,将表达透明质酸酶,从而杀死癌细胞。

据介绍,这种技术叫合成生物学。利用合成生物学原理,还可以设计出用于降解毒性废物、垃圾和产生生物燃料的未来细菌。未来,合成生物学可以让新的生命体在实验室里“被创造”,而不是一定要通过进化来完成。

利用这种技术,可以设计出微生物计算机,解决一些电子计算机不能完成的问题;在微生物植入光敏感系统,还可以使微生物可以具有类似“底片”的成像功能。