關(guān)于生物計算機(jī)作文600字,生物計算器這個問題很多朋友還不知道,今天小六來為大家解答以上的問題,現(xiàn)在讓我們一起來看看吧!
1、生物計算機(jī)與量子計算機(jī) 首先是生物計算機(jī) 人類有一門學(xué)科叫仿生學(xué),即通過對自然界生物特性的研究與模仿,來達(dá)到為人類社會更好地服務(wù)的目的。
2、典型的例子如,通過研究蜻蜒的飛行制造出了直升機(jī);對青蛙眼睛的表面“視而不見”,實際“明察秋毫”的認(rèn)識,研制出了電子蛙眼;對蒼蠅飛行的研究,仿制出一種新型導(dǎo)航儀——振動陀螺儀,它能使飛機(jī)和火箭自動停止危險的“跟頭”飛行,當(dāng)飛機(jī)強(qiáng)烈傾斜時,能自動得以平衡,使飛機(jī)在最復(fù)雜的急轉(zhuǎn)彎時也萬無一失;對蝙蝠沒有視力,靠發(fā)出超聲波來定向飛行的特性研究,制造出了雷達(dá)、超聲波定向儀等;對“變色龍”的研究,產(chǎn)生了隱身科學(xué)和保護(hù)色的應(yīng)用…… 仿生學(xué)同樣可應(yīng)用到計算機(jī)領(lǐng)域中。
3、 科學(xué)家通過對生物組織體研究,發(fā)現(xiàn)組織體是由無數(shù)的細(xì)胞組成,細(xì)胞由水、鹽、蛋白質(zhì)和核酸等有機(jī)物組成,而有些有機(jī)物中的蛋白質(zhì)分子像開關(guān)一樣,具有“開”與“關(guān)”的功能。
4、因此,人類可以利用遺傳工程技術(shù),仿制出這種蛋白質(zhì)分子,用來作為元件制成計算機(jī)。
5、科學(xué)家把這種計算機(jī)叫做生物計算機(jī)。
6、 生物計算機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn),主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 首先,它體積小,功效高。
7、在一平方毫米的面積上,可容納幾億個電路,比目前的集成電路小得多,用它制成的計算機(jī),已經(jīng)不像現(xiàn)在計算機(jī)的形狀了,可以隱藏在桌角、墻壁或地板等地方。
8、 其次,當(dāng)我們在運(yùn)動中,不小心碰傷了身體,有的上點(diǎn)兒藥,有的年輕人甚至藥都不上,過幾天,傷口就愈合了。
9、這是因為人體具有自我修復(fù)功能。
10、同樣,生物計算機(jī)也有這種功能,當(dāng)它的內(nèi)部芯片出現(xiàn)故障時,不需要人工修理,能自我修復(fù),所以,生物計算機(jī)具有永久性和很高的可靠性。
11、 再者,生物計算機(jī)的元件是由有機(jī)分子組成的生物化學(xué)元件,它們是利用化學(xué)反應(yīng)工作的,所以,只需要很少的能量就可以工作了,因此,不會像電子計算機(jī)那樣,工作一段時間后,機(jī)體會發(fā)熱,而它的電路間也沒有信號干擾。
12、 1983年,美國公布了研制生物計算機(jī)的設(shè)想之后,立即激起了發(fā)達(dá)國家的研制熱潮。
13、當(dāng)前,美國、、德國和俄羅斯的科學(xué)家正在積極開展生物芯片的開發(fā)研究。
14、從1984年開始,每年用于研制生物計算機(jī)的科研投資為86億日元。
15、 目前,生物芯片仍處于研制階段,但在生物元件,特別是在生物傳感器的研制方面已取得不少實際成果。
16、這將會促使計算機(jī)、電子工程和生物工程這三個學(xué)科的專家通力合作,加快研究開發(fā)生物芯片。
17、 生物計算機(jī)一旦研制成功,可能會在計算機(jī)領(lǐng)域內(nèi)引起一場劃時代的革命。
18、 然后是量子計算機(jī) 量子計算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲及處理量子信息的物理裝置。
19、當(dāng)某個裝置處理和計算的是量子信息,運(yùn)行的是量子算法時,它就是量子計算機(jī)。
20、量子計算機(jī)的概念源于對可逆計算機(jī)的研究。
21、研究可逆計算機(jī)的目的是為了解決計算機(jī)中的能耗問題。
22、 20世紀(jì)60年代至70年代,人們發(fā)現(xiàn)能耗會導(dǎo)致計算機(jī)中的芯片發(fā)熱,極大地影響了芯片的集成度,從而限制了計算機(jī)的運(yùn)行速度。
23、研究發(fā)現(xiàn),能耗來源于計算過程中的不可逆操作。
24、那么,是否計算過程必須要用不可逆操作才能完成呢?問題的答案是:所有經(jīng)典計算機(jī)都可以找到一種對應(yīng)的可逆計算機(jī),而且不影響運(yùn)算能力。
25、既然計算機(jī)中的每一步操作都可以改造為可逆操作,那么在量子力學(xué)中,它就可以用一個幺正變換來表示。
26、早期量子計算機(jī),實際上是用量子力學(xué)語言描述的經(jīng)典計算機(jī),并沒有用到量子力學(xué)的本質(zhì)特性,如量子態(tài)的疊加性和相干性。
27、在經(jīng)典計算機(jī)中,基本信息單位為比特,運(yùn)算對象是各種比特序列。
28、與此類似,在量子計算機(jī)中,基本信息單位是量子比特,運(yùn)算對象是量子比特序列。
29、所不同的是,量子比特序列不但可以處于各種正交態(tài)的疊加態(tài)上,而且還可以處于糾纏態(tài)上。
30、這些特殊的量子態(tài),不僅提供了量子并行計算的可能,而且還將帶來許多奇妙的性質(zhì)。
31、與經(jīng)典計算機(jī)不同,量子計算機(jī)可以做任意的幺正變換,在得到輸出態(tài)后,進(jìn)行測量得出計算結(jié)果。
32、因此,量子計算對經(jīng)典計算作了極大的擴(kuò)充,在數(shù)學(xué)形式上,經(jīng)典計算可看作是一類特殊的量子計算。
33、量子計算機(jī)對每一個疊加分量進(jìn)行變換,所有這些變換同時完成,并按一定的概率幅疊加起來,給出結(jié)果,這種計算稱作量子并行計算。
34、除了進(jìn)行并行計算外,量子計算機(jī)的另一重要用途是模擬量子系統(tǒng),這項工作是經(jīng)典計算機(jī)無法勝任的。
35、 無論是量子并行計算還是量子模擬計算,本質(zhì)上都是利用了量子相干性。
36、遺憾的是,在實際系統(tǒng)中量子相干性很難保持。
37、在量子計算機(jī)中,量子比特不是一個孤立的系統(tǒng),它會與外部環(huán)境發(fā)生相互作用,導(dǎo)致量子相干性的衰減,即消相干。
38、因此,要使量子計算成為現(xiàn)實,一個核心問題就是克服消相干。
39、而量子編碼是迄今發(fā)現(xiàn)的克服消相干最有效的方法。
40、主要的幾種量子編碼方案是:量子糾錯碼、量子避錯碼和量子防錯碼。
41、量子糾錯碼是經(jīng)典糾錯碼的類比,是目前研究的最多的一類編碼,其優(yōu)點(diǎn)為適用范圍廣,缺點(diǎn)是效率不高。
42、 迄今為止,世界上還沒有真正意義上的量子計算機(jī)。
43、但是,世界各地的許多實驗室正在以巨大的熱情追尋著這個夢想。
44、如何實現(xiàn)量子計算,方案并不少,問題是在實驗上實現(xiàn)對微觀量子態(tài)的操縱確實太困難了。
45、目前已經(jīng)提出的方案主要利用了原子和光腔相互作用、冷阱束縛離子、電子或核自旋共振、量子點(diǎn)操縱、超導(dǎo)量子干涉等。
46、現(xiàn)在還很難說哪一種方案更有前景,只是量子點(diǎn)方案和超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)方案更適合集成化和小型化。
47、將來也許現(xiàn)有的方案都派不上用場,最后脫穎而出的是一種全新的設(shè)計,而這種新設(shè)計又是以某種新材料為基礎(chǔ),就像半導(dǎo)體材料對于電子計算機(jī)一樣。
48、研究量子計算機(jī)的目的不是要用它來取代現(xiàn)有的計算機(jī)。
49、量子計算機(jī)使計算的概念煥然一新,這是量子計算機(jī)與其他計算機(jī)如光計算機(jī)和生物計算機(jī)等的不同之處。
50、量子計算機(jī)的作用遠(yuǎn)不止是解決一些經(jīng)典計算機(jī)無法解決的問題。
本文分享完畢,希望對大家有所幫助。
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