小農經濟時代 第十八章 生命計算機下

作者 ︰ 南非閑人

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分子機器的動力,到這里算是被解決了,但這里有個問題,就是王石或者夢想要如何才能實現對它們的控制。很顯然,若是無法控制的話,這個機器再是精巧也沒有什麼意義,所以設計它的控制系統是一個相當關鍵的問題。

其實解決的辦法很簡單。很顯然,分子機器的動力是從電磁波中得到的。而電磁波則是受控的。所以王石想了一個辦法,那就是通過在分子機器上構造不同的極性部件,而這些極性部件與相關運動機構相連,這樣,只要通過發射相應序列的電磁波脈沖,就可以上這些相應的極性部件動起來,從而控制整個分子機器的各種動作,包括移動,檢查,讀取,搬運等各種動作。

還有最後一個問題就是,機器雖然做了動作,但是你怎麼知道它是否完成到位,還有就是它讀取的數據如何讓你知道。這是一個問題。現在機器有了動力,還有輸入的控制,現在需要的是它怎麼給予反饋。

由于分子機器畢竟規模上,所以不可能造得太復雜,所以王石也沒有在這個上面下多少功夫,王石的解決方案是由于讀取到的信號,直接用動作進行表達作出,由于整個工作表面是一個平面。所以這個工作表面可以被設計成象觸屏一樣。當分子機器讀到某個堿基的時候,某條分子手臂會落下來,踫到到工作表面,引發一個脈沖,而踫到另一個堿基時,就不落下來,就無信號,然後通過收集到工作表面的這些信號。通過解碼後就可以明白分子機器是讀到哪一個堿基了。

現在要的就是分子機器是如何寫這個信息的,很顯然,這個信息是由不同的基因序列來組成的。由于分子機器可以在工作表面上移動和搬運,所以寫的操作就是把那個堿基摘下來,接上相應的堿基就行了。

大家想像一下,

這樣,很顯然,這個可以成為一套很龐大的數據儲存系統。也就是我們平常個人電腦的硬盤了。

到這里為至,各位大大可能還有點不明白,這也只是一個硬盤罷了,只是台機器里技術含量最低的部分罷了,你拽什麼呀。

厲害的部分來了,通過對這些問題的考慮,王石對計算單元也有了完整的方案。

先,最簡單的方案就是通過對上面分子機器的改造,做成象手搖式計算那樣的機構,這是最簡的的方案。畢竟對于設計成功的分子機器來講,它本身就有進行自我裝配的能力,而且根本就不需要手搖式計算那麼復雜,只需要會一位的最簡單的運算單元就夠了。然後通過把這些只有一位位寬的運算單元經過組合連接,分組分層,配合合適的微型電路,組成運算絡。以適應大規模運算的需要。

復雜一點的,那就可以采用把前面的一位位寬運算單元進行合並,組成規模適當的分子運算器,然後最進行分層組合。這樣的好處就是電路將會大大簡化。可以提高運算絡的規模。

當然,最直接的是,通過分子機器搬運分子原子,直接制造大規模運算單元處理器。很顯然的是這個處理器也是由原子分子組成的嘛,要知道,世界上已經制造出了由七個原子組成的晶體管,所以完全可以通過這樣的方式來制造夢想的大腦。這里有一個問題,就是現在的處理器制造技術也已經到了一個極高的水準,如,ntr就已經在用32納米的制造技術了,你還有必要自己制造嗎?

王石的回答是有必要,怎麼呢,大家都知道那個gpu和cpu的區別!其實gpu和cpu的晶體管制造規模都差不多。但實際運算速度卻相差很大,一度有人提出取消cpu,由gpu來代替的論點,但這里是個誤解。實際情況是,gpu適應于大規模並行運算,而cpu單線程執行速度快。它們適應不同的方向。

而夢想需要的卻是它的並行運算能力。所以這個就不得不考慮完成這個任務。

王石現在就在通過《虛擬微觀世界》來設計這樣的分子機器。考慮到分子機器的復雜性,王石打算先用基因工程制作出分子機器的各種部件,畢竟需要大規模生產的嘛,你一個原子一個原子的組裝,要裝到什麼時候?然後就是通過裝配這些部件,完成分子機器的制造。通過檢測後,投入使用。

基因工程是如何制造這些部件的,這就是夢想的優勢所在了,王石也不知道如何知道這些設計好的部件如何被制造出來,但夢想可以試驗呀。值得幸運的是,夢想是具備超大規模並行運算能力的,所以夢想只要不停地調整相應的基因序列,然後讓它轉錄成蛋白質,蛋白質鏈經過折疊等一系列變化後,看是否是需要的部件,或者可以完成相應功能也行,當然極大部分是否定的。這樣經夢想推演,完成所有的可能以後。明確制造相應部件的基因序列。然後通過基因工程進行部件的制造。

那麼這些部件是如何進行裝配的,其實也很簡單,在生產出這些分機機器的部件以後,動用如象隧道掃描鏡,原子力顯微鏡以及x射線分析儀之類的儀器。對這些部件進行操作裝配,當完成一部分的的分子機器以後,就可以通過這些分子機器進行裝配了。

大家都知道b實驗室通過隧道掃描鏡的操作,完成了用原子來排列「b」三個字母的壯舉。他們是怎麼完成的呢,這就要從隧道掃描鏡的原理起,由于原子是由原子核和電子組成的,而電子就是在原子核外閃來閃去,開成了球狀電子雲。然後呢隧道掃描鏡上有一根探針,針尖的是只有一個原子的,(好象是吧)然後將這根探針移動到被測物體表面,被測物體上原子的電子雲與探針針尖的那個原子的電子雲相接近。由于電子雲相互重疊,探針與被測物體就被導通了。這個時候,給它加一個電流,就可以得到一個阻值大。很顯然,靠得越近,電子雲重疊的越多,電阻值就越,而離得越開,電子雲重疊少了,電子就不容易在這兩個區域內移動了,所以電阻就變大了。通過不斷移動探針,記錄電阻值,經過統計處理還原後。就可以了解這個被測物體表面的原子實際分布情況了。

特別的,當探針使加一個特別電流後,還可以把一些原子吸附起來。然後移動探針到別的位置,取消或反向施加電流,將原子放到特定位置。這就是操作原子的操作了。

這個隧道掃描鏡能夠看到原子級別的物體,當然是好,但是由于它需要電流才能進行工作。當被觀測的物體不導電那怎麼辦呢?那就是采用原子力顯微鏡,來好笑,這個原子力顯微鏡其實就是將懸臂構造來地加靈敏度的掃描設備,過程與隧道掃描鏡差不多,但是它的原理是探針裝在一個靈敏的懸臂構造上,讓探針針尖在被測物體上移動,這樣當針尖與表面原子產生作用力的時候,懸臂會發生變形,然後這些變形會被檢測到。當掃描完成合,記錄這些變形信息。就可以描繪出這個物體表面的原子分布圖了。

而這個x射線分析儀呢,就是利用衍射原理,精確測定物質的晶體結構,織構及應力,精確的進行物相分析,定性分析,定量分析。

而且這些設備都是高精尖端設備,價格非常昂貴。如隧道掃描鏡要200多萬,而原子力顯微鏡也基本上在50萬以上。而x射線分析儀也要七八十萬。

問題不在這里,若是真是實際操作的話,很顯然一台兩台是不夠的,而且還有其他關于生物基因工程的實驗設備,所以王石現在也沒打算現在就開始實際動手,而是通過軟件模擬,盡量把設計搞得完善。

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