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1700526911 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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1700526913 如何用DNA试管解决旅行推销员的难题
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1700526915 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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1700526917 ·为每一个要去的城市都创建一条小DNA链。
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1700526919 ·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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1700526921 ·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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1700526923 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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1700526925 ·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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1700526927 ·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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1700526929 ·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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1700526931 ·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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1700526933 ·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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1700526935 晶体中的大脑
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1700526937 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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1700526939 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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1700526941 纳米碳管:巴基球的变种
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1700526943 1996年,美国莱斯大学的理查德·斯莫利和罗伯特·柯尔以及萨塞克斯大学的哈罗德·克罗托三位教授共同获得诺贝尔化学奖,这是对他们1985年发现的由大量碳原子形成的足球状分子的表彰。由于这些分子都呈六边形及五边形,就像里查德·巴克明斯特·富勒的建筑设计一样,因此被称为“巴基球”。这些不同寻常的分子是由熔炉的热烟气自然形成的,强度极高——是钢的100倍,这是它们与富勒的建筑创新共有的特征。12
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1700526945 最近,日本NEC电气集团的饭岛澄男博士表明,除了球形的巴基球外,碳弧灯产生的烟雾也含有细长的碳分子,看上去像是长长的管状物。这种分子叫作纳米管,因为它们体积极小——把50 000个这样的分子并排放在一起才相当于人类一根头发丝的直径,它们由同样的五边形碳原子构成,并且也和巴基球一样拥有不同寻常的强度。
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1700526947 纳米管的非凡之处在于,它可以表现出以硅元素为基础的电脑元件所具备的电子功能。如果纳米管是直的,它可以像金属导体一样导电,甚至导电性能更好。如果纳米管有一些螺旋形的弯曲,那它就可以履行晶体管的功能。可以利用纳米管制作各式各样的电子设备。
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1700526949 纳米管其实是由石墨构成的,其厚度相当于一粒原子,因此尺寸远远小于集成芯片上的硅晶体管。虽然纳米管非常小,却比硅元素的设备更持久耐用。此外,它们比硅更耐热,因此比硅晶体管更容易装配到三维阵列当中。加州大学伯克利分校的物理学教授艾利克斯·塞特尔博士认为以纳米管为基础的计算元件的阵列三维与人脑相似,但比人脑的容量更大、速度更快。
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1700526951 量子计算:茶杯中的宇宙
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1700526953 量子微粒是构成物质的梦。
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1700526955 ——戴维·莫泽
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1700526957 现在为止,我们讨论的仅仅是数字计算,事实上还有一种更强大的方法,叫作量子计算。它可以解决连大规模并行处理数字计算机都无法解决的难题。量子计算机利用的就是量子力学自相矛盾的结果。事实上,这么说有点多余——因为量子力学的所有结果都是自相矛盾的。
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1700526959 要注意,加速回报定律和本书中的其他推测并不以量子计算为依据。书中的种种推测都以可随时测量的趋势为基础,而不是基于20世纪技术进步的不连续性。到21世纪,将不可避免地出现技术断层,届时量子计算势必可以证明自己的资格。
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