迈向胶体液滴处理器与生物分子马达计算
1. 可用于计算的特殊介质
1.1 颗粒介质
颗粒介质在计算领域展现出独特的潜力。随机分布的不同尺寸球形玻璃球体,借助列维飞行(Levy flights)能够诱导随机激光发射。当将颗粒介质集成到计算设备中时,其具有诸多有趣特性。固体颗粒间的空隙可被不同性质的固体材料、液体或气体物质渗透。例如,岩石和地面就像是一个天然的计算介质,其最上层渗透着空气,流化层中有水,更深层可能存在原油或天然气。在这个巨大的“天然计算机”——地球上,地震波在其中传播和衍射,实现着信息的处理。
1.2 泡沫
泡沫可看作是包裹气体形成隔室的液体或固体边界层。通过使用适当的表面活性剂,能够轻松稳定这些散射体。甚至可以利用电场来稳定水中的纳米气泡,使原本看似液体的物质更像是泡沫。例如,狂风中的汹涌海面,从一种角度看,是物理力将海水与空气混合,产生了泡沫、波浪、水流、湍流等;从另一个角度看,自然环境就像一个巨大的处理器,我们所观察到的任何变化,仅仅是传入波携带的信息被处理后,由传出波带向远方直至地平线的结果。
1.3 等离子体
等离子体在真空和大气压力条件下,通过适当的电场都能轻易形成。它可以与传入的声波、光波或电磁波相互作用并使其衍射,提供了与我们已研究的介质类似的计算手段。虽然等离子体中蒸发和冷凝可能无法实现,但可以通过引入特定的气态物质进行掺杂,或者利用微波(MW)、缓慢变化的磁场和电场来传输。地球上的等离子体气泡(如电离层和范艾伦辐射带)能保护地球免受外部辐射,太阳风的电压力会改变范艾伦辐射带的形状、范围、局部曲率甚至数量,极光也因此有了新的意义,它代表着磁层计算介质的自然状态。
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