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虽然我们可以预期技术发展全面加速，但也能够预见到这一发展的实际表现会呈现出某种不规则性。毕竟，技术发展的表现要依个人创新、营业状况、投资形式及投资偏好等很多因素而定。进化过程的当代理论——比如间断平衡理论（Punctuated Equilibrium theories）7假定进化是通过周期性跳跃（或相对稳定的时期之后出现间断状况，循环往复）发生作用的，因此，计算机进步的可预测性问题很是令人瞩目。
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到2020年，作用于集成电路的摩尔定律将会失效，那在接下来的几十年中适用于计算的加速回报定律又将怎样体现其作用呢？从近期来看，摩尔定律将继续发挥作用，每个芯片上集成的元件几何体更小，上面的晶体管数量更多，速度也更快。但是，由于电路尺寸越来越小，已经接近原子的大小，一些不良的量子效应（比如电子隧道效应）会导致一些不可靠的结果。然而，个人计算机中的摩尔标准方法论将非常接近人类的处理功能，超级计算机则会超越人类。
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下一个前沿是三维空间。很多风险投资企业（大部分在加利福尼亚）正争相开发芯片，这些芯片具有几十层乃至上千层电路。这些企业给自己起了Cubic Memory、Dense-Pac以及Staktek这一类名字，并且已经着手推出电路的功能型三维“立方体”。虽然在价格上，这些三维芯片没有平板芯片有竞争力，但是当二维空间用完耗尽之后，三维芯片便成了当仁不让的选择。8
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用光速计算
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除此之外，研究实验室里开发的奇妙计算技术可谓层出不穷，其中许多技术已经显示出了良好的效果。光学计算使用光子流（光的粒子）而不是电子。激光可以产生数十亿束连续的光子流，每一束光子流都可以独立完成一系列计算。每一束光子流上的计算都是由特殊的光学元素并行完成的，比如透镜、反射镜以及衍射光栅。有些公司已经将光学计算运用到指纹识别技术当中，比如Quanta–Image、Photonics以及Mytec Technologies。洛克希德公司已经将光学计算技术运用到乳腺恶性病变的自动识别当中。9
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光学计算机的优势就是可以对潜在的数万亿同步计算进行大规模并行计算，其劣势是无法对其进行编程，只能在光学计算元素的给定程序上进行一系列固定的计算。但对于识别模式这种重量级的问题，光学计算机可以将大规模并行计算（人脑也具有这一特性）与极高的速度结合在一起（人脑缺乏这一特性）。
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用生命机制计算
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一个名为“分子计算”的新研究领域已异军突起，该领域利用DNA分子自身作为实际的计算设备。DNA是生物体自带的纳米工程计算机，并且非常适合用来解决组合型问题。毕竟，组合属性就是遗传学的本质所在。当南加利福尼亚大学的数学家伦纳德·阿德曼用一只满是DNA分子的试管解决著名的“旅行推销员”问题时，才真正将DNA运用到实际的计算程序当中。在这个经典难题当中，我们试图为这个想象中的旅行者在各个城市中找到一条最优路线，保证他不会重复游览同一座城市。只有少数几个直飞城市是靠路线连接在一起的，所以找到正确的路线并非易事。这是个理想化的递归算法问题，如果城市的数量太多，就连运算非常快的递归搜索也要很久才能完成。
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阿德曼教授和其他分子计算领域的科学家发现了一套酶反应，该反应符合解决各种计算问题所需的逻辑与算术操作规程。尽管DNA分子操作会偶尔出错，但正在工作的DNA链的数量非常庞大，所以从统计学上讲，这些分子的错误也无关紧要。因此，除了DNA计算和复制过程中固有的错误率之外，如果经过合理设计，DNA计算机还是非常可靠的。10
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随后，DNA计算机得到应用，用来解决一系列难以解决的组合问题。DNA计算机比光学计算机更灵活，但将多个元素组合装配在一起，运用大规模并行计算搜索的技术还是备受限制的。
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要想使DNA尚未开发出来的计算能力得到应用，还有一种更加强大的方法，下文中的量子计算部分我将提及这一想法。
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如何用DNA试管解决旅行推销员的难题
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DNA的优越性能之一就是能够自我复制并对自身包含的信息进行复制。为了解决旅行推销员的难题，阿德曼教授归纳出以下几个步骤：
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·为每一个要去的城市都创建一条小DNA链。
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·通过一个名为PCR（聚合酶链反应）的过程将所有DNA链（每个城市一条）复制数万亿次。
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·接下来，将DNA（每个城市一个）放入试管当中。这一步利用DNA的亲和力将所有DNA链连接起来。较长的链条会自动集合在一起。每一条这样的长链都代表多个城市之间旅行的可能路线。小一点的链条代表每个城市都以随机形式与另一个城市连在一起，所以无法确定DNA链条中的哪一条代表着我们即将得到的连接这些城市的那个正确路线。然而，链条的数量非常庞大，所以可以确定至少会形成一条（或许是数百万条）作为那个正确答案。
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下一步使用特殊设计的酶删去代表错误答案的数万亿链条，只留下代表正确答案的链条：
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·用名为“原始物”的分子摧毁那些不是以起始城市为开头的链条，以及那些不是以目的城市为末尾的链条，再（用PCR）复制剩下的那些链条。
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·用PCR删去代表旅行路径数量大于城市总数的DNA链条。
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·用PCR删去所有不包括第一个城市的链条。然后对每一个不包括某一城市的链条做重复处理。
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·现在，剩下的每一个链条都代表正确答案。（用PCR）将这些链条复制数万亿份。
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·运用一种名为“电泳”的技术读取这些正确链条（作为一个整体来读取）的DNA序列。读取结果看上去像一条独特的线，这一结果也指明了题目中的“推销员”应该走的正确线路。
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晶体中的大脑
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还有一种方法可以利用第三维度，就是直接在三维空间里构建一台相当于晶体的计算机，计算元件的大小相当于晶格内的分子大小。
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斯坦福大学教授兰伯特斯·海塞林克曾描述过这样一个系统，其中的数据储存在一个晶体当中作为全息图——一种光波干涉的模式。11利用这种三维储存法，存储1比特的数据仅需100万个原子，因此每立方厘米都可以拥有一万亿比特的储存量。还有一些研究项目则希望利用晶体的常规分子结构，将其作为真正的计算元件。
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