Ученые создали первое в своем роде молекулярное вычислительное устройство типа "конечный автомат"

Группа исследователей из Манчестерского университета разработала технологию, позволяющую создавать молекулярные вычислительные устройства типа "конечный автомат", предназначенные для выполнения определенного вида обработки поступающих данных. Напомним нашим читателям, что в области информатики существует теоретическое устройство под названием "машина Тьюринга", которая была разработана Аланом Тьюрингом в качестве демонстрации одной из возможных компьютерных архитектур. Эта машина может считывать и наносить на бумажную ленту, двигающуюся вперед и назад, определенные символы, делая это по набору заданных правил, которые могут рассматриваться, как примитивная программа.

Конечный автомат является немного измененным вариантом машины Тьюринга, в отличие от последнего, конечный автомат оперирует данными, движущимися только в одном направлении, он может только считывать исходные данные и не может вносить изменения в их последовательность. И в данном случае манчестерским исследователям удалось создать химический молекулярный аналог конечного автомата на базе молекул ротаксанов (rotaxane), через которые пропускается молекулярная нить, в которой заключена исходная информация о хиральности.

Молекулы ротаксанов имеют определенную форму и строение. В данном случае эта молекула содержала кольцевую структуру в виде буквы О, и соединенную с ней структуру в виде символа Y. В качестве "считывающей головки" использовалась молекула одного из эфиров, входящая в структуру О-кольца.

Конечный автомат на основе ротаксана работает за счет протягивания молекулярной нити через О-кольцо, при этом, "считывающая головка" работает еще в качестве защелки, позволяющей протаскивать молекулярную нить шагами. Управление защелкой осуществляется импульсами изменения уровня pH, которые вырабатываются подачей небольших доз быстроразлагающейся кислоты. И получается, что при каждом импульсе эта молекула протягивает молекулярную нить на один шаг, или смещается сама относительно нити с другой точки зрения.

Считывая данные, конечный автомат выполняет их обработку по алгоритму, заложенному в структуре молекул остальной части О-кольца. Результаты этой обработки, представленных в троичной системе исчисления, можно считать при помощи оптического эффекта, так называемого круглого дихроизма (circular dichroism), с двух окончаний Y-структуры.

И в заключении следует заметить, что в данном случае ключевым моментом является практическая реализация молекулярной защелки-считывателя, благодаря которой реализуются шаги работы программы молекулярного автомата и которой можно управлять извне достаточно простым способом. Именно нечто подобное потребуется ученым, которые в будущем займутся разработками полноценных программируемых молекулярных компьютеров.

Источник: dailytechinfo.org

Комментарии: