正文 第十八章 生命计算机下

目录:小农经济时代| 作者:南非闲人| 类别:都市言情

    分子机器的动力,到这里算是被解决了,但这里有个问题,就是王石或者梦想要如何才能实现对它们的控制。很显然,若是无法控制的话,这个机器再是精巧也没有什么意义,所以设计它的控制系统是一个相当关键的问题。

    其实解决的办法很简单。很显然,分子机器的动力是从电磁波中得到的。而电磁波则是受控的。所以王石想了一个办法,那就是通过在分子机器上构造不同的极性部件,而这些极性部件与相关运动机构相连,这样,只要通过发射相应序列的电磁波脉冲,就可以上这些相应的极性部件动起来,从而控制整个分子机器的各种动作,包括移动,检查,读取,搬运等各种动作。

    还有最后一个问题就是,机器虽然做了动作,但是你怎么知道它是否完成到位,还有就是它读取的数据如何让你知道。这是一个问题。现在机器有了动力,还有输入的控制,现在需要的是它怎么给予反馈。

    由于分子机器毕竟规模上,所以不可能造得太复杂,所以王石也没有在这个上面下多少功夫,王石的解决方案是由于读取到的信号,直接用动作进行表达作出,由于整个工作表面是一个平面。所以这个工作表面可以被设计成象触屏一样。当分子机器读到某个碱基的时候,某条分子手臂会落下来,碰到到工作表面,引发一个脉冲,而碰到另一个碱基时,就不落下来,就无信号,然后通过收集到工作表面的这些信号。通过解码后就可以明白分子机器是读到哪一个碱基了。

    现在要说的就是分子机器是如何写这个信息的,很显然,这个信息是由不同的基因序列来组成的。由于分子机器可以在工作表面上移动和搬运,所以写的操作就是把那个碱基摘下来,接上相应的碱基就行了。

    大家想像一下,

    这样,很显然,这个可以成为一套很庞大的数据储存系统。也就是我们平常个人电脑的硬盘了。

    到这里为至,各位大大可能还有点不明白,这也只是一个硬盘罢了,只是台机器里技术含量最低的部分罢了,你拽什么呀。

    厉害的部分来了,通过对这些问题的考虑,王石对计算单元也有了完整的方案。

    先,最简单的方案就是通过对上面分子机器的改造,做成象手摇式计算那样的机构,这是最简的的方案。毕竟对于设计成功的分子机器来讲,它本身就有进行自我装配的能力,而且根本就不需要手摇式计算那么复杂,只需要会一位的最简单的运算单元就够了。然后通过把这些只有一位位宽的运算单元经过组合连接,分组分层,配合合适的微型电路,组成运算网络。以适应大规模运算的需要。

    复杂一点的,那就可以采用把前面的一位位宽运算单元进行合并,组成规模适当的分子运算器,然后最进行分层组合。这样的好处就是电路将会大大简化。可以提高运算网络的规模。

    当然,最直接的是,通过分子机器搬运分子原子,直接制造大规模运算单元处理器。很显然的是这个处理器也是由原子分子组成的嘛,要知道,世界上已经制造出了由七个原子组成的晶体管,所以完全可以通过这样的方式来制造梦想的大脑。这里有一个问题,就是现在的处理器制造技术也已经到了一个极高的水准,比如说,IR就已经在用32纳米的制造技术了,你还有必要自己制造吗?

    王石的回答是有必要,怎么说呢,大家都知道那个GP和CP的区别!其实GP和CP的晶体管制造规模都差不多。但实际运算速度却相差很大,一度有人提出取消CP,由GP来代替的论点,但这里是个误解。实际情况是,GP适应于大规模并行运算,而CP单线程执行速度快。它们适应不同的方向。

    而梦想需要的却是它的并行运算能力。所以这个就不得不考虑完成这个任务。

    王石现在就在通过《虚拟微观世界》来设计这样的分子机器。考虑到分子机器的复杂性,王石打算先用基因工程制作出分子机器的各种部件,毕竟需要大规模生产的嘛,你一个原子一个原子的组装,要装到什么时候?然后就是通过装配这些部件,完成分子机器的制造。通过检测后,投入使用。

    基因工程是如何制造这些部件的,这就是梦想的优势所在了,王石也不知道如何知道这些设计好的部件如何被制造出来,但梦想可以试验呀。值得幸运的是,梦想是具备超大规模并行运算能力的,所以梦想只要不停地调整相应的基因序列,然后让它转录成蛋白质,蛋白质链经过折叠等一系列变化后,看是否是需要的部件,或者可以完成相应功能也行,当然极大部分是否定的。这样经梦想推演,完成所有的可能以后。明确制造相应部件的基因序列。然后通过基因工程进行部件的制造。

    那么这些部件是如何进行装配的,其实也很简单,在生产出这些分机机器的部件以后,动用比如象隧道扫描镜,原子力显微镜以及射线分析仪之类的仪器。对这些部件进行操作装配,当完成一部分的的分子机器以后,就可以通过这些分子机器进行装配了。

    大家都知道IBM实验室通过隧道扫描镜的操作,完成了用原子来排列“IBM”三个字母的壮举。他们是怎么完成的呢,这就要从隧道扫描镜的原理说起,由于原子是由原子核和电子组成的,而电子就是在原子核外闪来闪去,开成了球状电子云。然后呢隧道扫描镜上有一根探针,针尖的是只有一个原子的,(好象是吧)然后将这根探针移动到被测物体表面,被测物体上原子的电子云与探针针尖的那个原子的电子云相接近。由于电子云相互重叠,探针与被测物体就被导通了。这个时候,给它加一个电流,就可以得到一个阻值大小。很显然,靠得越近,电子云重叠的越多,电阻值就越小,而离得越开,电子云重叠少了,电子就不容易在这两个区域内移动了,所以电阻就变大了。通过不断移动探针,记录电阻值,经过统计处理还原后。就可以了解这个被测物体表面的原子实际分布情况了。

    特别的,当探针使加一个特别电流后,还可以把一些原子吸附起来。然后移动探针到别的位置,取消或反向施加电流,将原子放到特定位置。这就是操作原子的操作了。

    这个隧道扫描镜能够看到原子级别的物体,当然是好,但是由于它需要电流才能进行工作。当被观测的物体不导电那怎么办呢?那就是采用原子力显微镜,说来好笑,这个原子力显微镜其实就是将悬臂构造来地加灵敏度的扫描设备,过程与隧道扫描镜差不多,但是它的原理是探针装在一个灵敏的悬臂构造上,让探针针尖在被测物体上移动,这样当针尖与表面原子产生作用力的时候,悬臂会发生变形,然后这些变形会被检测到。当扫描完成合,记录这些变形信息。就可以描绘出这个物体表面的原子分布图了。

    而这个射线分析仪呢,就是利用衍射原理,精确测定物质的晶体结构,织构及应力,精确的进行物相分析,定性分析,定量分析。

    而且这些设备都是高精尖端设备,价格非常昂贵。比如隧道扫描镜要200多万,而原子力显微镜也基本上在50万以上。而射线分析仪也要七八十万。

    问题不在这里,若是真是实际操作的话,很显然一台两台是不够的,而且还有其他关于生物基因工程的实验设备,所以王石现在也没打算现在就开始实际动手,而是通过软件模拟,尽量把设计搞得完善。