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變形蟲將成為未來派計算機,能夠解決復雜計算問題

發布時間: 2019-01-02

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       研究人員發現變形蟲具有獨特的計算能力,未來可與傳統計算機相媲美。日本慶應義塾大學研究員 Masashi Aono 帶領研究小組使用變形蟲解決了一個被稱為“旅行推銷員問題(TSP)”的流行性難題。

  新浪科技訊,北京時間 12 月 24 日消息,據國外媒體報道,變形蟲是地球上最簡單的生物之一,但是變形蟲作為單細胞生物,主要是由凝膠狀的原生質構成,比之前人們預想的更加智能化,甚至可以進行一些復雜的計算。

  研究人員發現變形蟲具有獨特的計算能力,未來可與傳統計算機相媲美。日本慶應義塾大學研究員 Masashi Aono 帶領研究小組使用變形蟲解決了一個被稱為“旅行推銷員問題(TSP)”的流行性難題。

  這是一個優化問題,目標是找到幾個城市之間的最短路線,確保能訪問每個城市,同時,起點和終點都是相同的。研究人員進行了調整,讓變形蟲“變形”,成為一個“64 條腿芯片”。

  在實驗中,每條“腿”代表推銷員路線上的一個有序城市。研究人員將變形蟲放在芯片中心,然后把芯片放在瓊脂平面頂部。這只變形蟲被限制在芯片中,但仍然可以進入 64 個通道。

  為了最大限度地吸收營養物質,變形蟲試圖在芯片內部膨脹,從而盡可能地接觸瓊脂。為了實現以上實驗目標,研究人員使用光線,這是變形蟲不喜歡的,用于阻擋某些路線或者“腿”。

  伴隨著城市數量的增加,由于優化最短路線的可能性解決方案眾多,傳統計算機解決該問題所需的時間呈指數級增長。例如:對于 4 個城市,可能只有 3 條可能存在的最短路線,但對于 8 個城市而言,最短路線解決方案可能呈指數級增長,可達到 2520 條。

  研究人員發現,變形蟲可能在一段時間里找到幾乎最優化的解決方案,但是這種解決方案只能隨著城市數量從 4 個增加至 8 個而線性增長。

  變形蟲通過不斷地將凝膠以恒定速度重新分布在非晶體中,以及通過并行處理光反饋,而不是串行處理。目前,研究人員正在研制一種電子版變形蟲,它能夠復制這種獨特方式去解決這個問題。

  研究人員稱,該研究結果可能促進新型模擬計算機的發展,使復雜優化問題能夠在線性時間里獲得近似的解決方案。Masashi Aono 在接受媒體記者采訪時稱,用于解決N個城市旅行推銷員問題的放射狀芯片中,當變形蟲最終找到一個近似解決方案時,變形蟲的身體總面積將增加N倍。

  變形蟲似乎有一條“定律”,它提供凝膠物質,以恒定的速度在不發光的通道中擴張。然而,變形蟲如何保持近似溶液的質量,也就是實現最短路線的機制仍是一個未解之謎。

  研究人員還預測稱,通過制造更大的芯片,變形蟲能夠解決數百個城市的“旅行推銷員問題”,雖然這可能需要數萬個通道。