文档介绍：未来20年出现的计算机
展望未来——未来计算机
分子计算机利用脱氧核糖核酸(DNA)来进行计算.
腺嘌呤、鸟嘌呤、胞密啶、胸腺密啶(核苷酸)、接合酶、转移酶、外切核酸酶、修饰酶来实现计算所需要的各种操作.
介绍了分子计算机完成的第 1 个计算———解哈密顿通路问题的方法,用这种方法使NP完全问题在很短的时间内就得到解决.
分子计算机
分子导线
分子开关
分子整流器
分子计算机
分子存储器
分子电子器件
分子电子器件, 如分子导线、分子开关、分子整流器和分子存储器等的概念和研究进展进行简单的介绍。
展望未来——未来计算机
展望未来——未来计算机
该计算机的核心是核酶——能够催化改变其他分子的短结构RNA分子。
美国加州理工学院已研制出一种RNA计算机,它是最先进的生物计算机,克里斯蒂娜·斯默克(Christina Smolke)建立了一个RNA分子装置实现逻辑门的功能,逻辑门是电子计算机的运算基础。
RNA分子生物计算机
展望未来——未来计算机
超大规模集成电路的发展已逼近物理极限和工艺极限, 突破这种极限的出路之一是发展分子电子器件。
分子电子器件是利用能完成信息和能量的检测、转换、传输、存储与处理等功能的有机分子材料, 在分子水平上设计和制作的具有特定功能的超微型器件。
新型DNA计算机研制成功
DNA计算机
DNA计算机在与人对玩游戏中取胜
展望未来——未来计算机
量子计算机是基于量子效应基础上开发的,它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态,利用激光脉冲来改变分子的状态,使信息沿着聚合物移动,从而进行运算。
光子计算机即全光数字计算机,以光子代替电子,光互连代替导线互连,光硬件代替计算机中的电子硬件,光运算代替电运算。
生物计算机的运算过程是蛋白质分子与周围物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当,而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。
量子计算机
超导计算机
芯片的集成度越高,计算机的体积越小,这样才不致因信号传输而降低整机速度。但这样一来就使机器发热严重。解决问题的出路是研制超导计算机。电流在超导体中流过时,电阻为零,介质不发热。1962年,英国物理学家约瑟夫逊提出了“超导隧道效应”,即由超导体—绝缘体—超导体组成的器件(约瑟夫逊元件),当对其两端加电压时,电子就会像通过隧道一样无阻挡地从绝缘介质穿过,形成微小电流,而该器件两端的压降几乎为零。与传统的半导体计算机相比,使用约瑟夫逊器件的超导计算机的耗电量仅为其几千分之一,而执行一条指令所需的时间却要快100倍。 1999年11月,日本超导技术研究所与企业合作,制作了由1万个约瑟夫逊元件组成的超导集成电路芯片。据悉,该所定于2003年生产这种超导芯片,2010年前后制造出这种超导计算机。
纳米计算机
在纳米尺度下,由于有量子效应,硅微电子芯片便不能工作。其原因是这种芯片的工作,依据的是固体材料的整体特性,即大量电子参与工作时所呈现的统计平均规律。如果在纳米尺度下,利用有限电子运动所表现出来的量子效应,可能就能克服上述困难。可以用不同的原理实现纳米级计算,目前已提出了四种工作机制:
(1)电子式纳米计算技术;
(2)基于生物化学物质与DNA的纳米计算机;
(3)机械式纳米计算机;
(4)量子波相干计算。它们有可能发展成为未来纳米计算机技术的基础。