موضوع مقاله: رایانه شیمیایی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رایانه شیمیایی | مقدمه: همان گونه که ملاحظه می‌شود، ورودی‌ها در این رایانه‌ها، بر خلاف رایانه‌های دودویی، می‌توانند به صورت آنالوگ باشند. | ## بخش 1: رایانه شیمیایی | تا کنون این رایانه‌ها در مرحلهٔ آزمایشی هستند، ولی ممکن است در آینده کاربردهای فراوانی برای آن‌ها پیدا شود. منطق سادگی ذاتی این تکنیک عاملی‌ست که می‌تواند باعث برتری آن در مقابل رقیبانش شود. میکروپروسسورهای جدید ساختار بسیار پیچیده‌ای دارند و در هنگام ساخت ممکن است تنها به دلیل تغییرات جزئی در محیط دچار آسیب شوند. به معنی این که آن‌ها تنها می‌توانند از مسیرهای مشخصی حرکت کنند، هنگام ترافیک در صف بایستند و در یک لحظه تنها می‌توانند در یکی از مسیرها باشند. این در حالی‌ست که در رایانه‌های BZ، امواج می‌توانند در همهٔ مسیرهای قابل تصور حرکت کنند: از میان یکدیگر، به صورت دورشونده یا نزدیک‌شونده. این ویژگی‌ها در رایانه‌های BZ است که باعث می‌شود این رایانه‌ها بتوانند میلیاردها برابر رایانه‌های سنتی داده پردازش کنند. با این که سرعت انتقال داده در این پروسسورها بسیار بیش‌تر از نورون‌هاست، اما کارهایی هست که مغز سریع‌تر انجام می‌دهد. این به این دلیل است که مغز می‌تواند داده‌های بسیار بیش‌تری را در آن واحد پردازش کند. تاریخچه در آغاز واکنش‌های شیمیایی تنها به عنوان قدمی به سمت تعادل دیده می‌شدند، که قاعدتاً انتخاب خوبی برای انجام محاسبات نبودند. این دیدگاه با کشف بوریس پاولویچ بلوسوف، دانشمندی اهل شوروی، در سال ۱۹۵۰ تغییر کرد. او واکنشی شمیایی میان نمک‌ها اسیدها تولید کرد که بین رنگ‌های زرد و آبی دائماً در حال گردش است. | ## بخش 2: رایانه شیمیایی | این رخداد به این دلیل است که غلظت مواد در محلول به صورت نوسانی در حال تغییر است. در آن زمان این امر به نظر غیرممکن می‌رسید، زیرا قانون دوم ترمودینامیک را نقض می‌کرد؛ این قانون می‌گوید که آنتروپی در یک سیستم بسته تنها می‌تواند بیش‌تر شود. تحلیل‌های نظری که امروزه انجام می‌شود نشان داده است که واکنش‌های شیمیاییِ به اندازهٔ کافی پیچیده می‌توانند باعث پدیده‌های موجی شوند، که تناقضی با قوانین طبیعت ندارد. یک مثال واضح و مرئی توسط بلوسوف و ژابوتینسکی به حقیقت پیوست که امواجی مارپیچی از رنگ‌های متفاوت را نمایان می‌کند. خواص موجی واکنش BZ به این معناست که می‌تواند اطلاهعات را همچون هر موج دیگری منتقل کند. در رایانه‌های دودویی، این محاسبات در میکروچیپ‌ها توسط ترکیبی پیچیده از گِیت‌ها منطقی انجام می‌شود. در این سیستم اثبات می‌شود که گِیت NAND (گِیتی که به ازای دو ورودی یک مقدار صفر، و به ازای هر ترکیب دیگری مقدار یک را می‌دهد) برای پیاده‌سازی هر ترکیبی کافی‌ست. در رایانههای شیمیایی گِیت‌های منطقی به صورت انسداد و تشدید موج‌های غلظت توسط یکدیگر پیاده‌سازی می‌شوند. محیط عملیاتی مولکولی (MOE) این محیط عملیاتی یک پلتفرم نرم‌افزاری اکتشاف دارو می‌باشد که تصویرسازی، مدل‌سازی و شبیه‌سازی، و همچنین توسعهٔ متدولوژی، را در یک پکیج یکپارچه می‌کند. تحقیقات امروزی در سال ۱۹۸۹ چگونگی پردازش تصاویر با واکنش‌های شیمیاییِ حساس به نور نشان داده شد. همچنین او به صورت نظری نشان داد که می‌توان با مدل‌سازی “2+ medium” محاسبات را انجام داد. | ## بخش 3: رایانه شیمیایی | به‌طور مثال برای گِیت AND اگر هر دو توپ به یک نقطه برخورد کنند، خروجی یک، و در غیر این صورت خروجی صفر است. آداماتزکی این اصل را به مواد شمیایی BZ منتقل کرد و توپ‌های بیلیارد را با امواج جایگزین نمود: اگر دو موج در محلول برخورد کنند موج سومی تولید می‌کنند که به عنوان «یک» دیده می‌شوند. او این نظریه را به صورت عملی آزمایش کرده و در حال تلاش برای تولید یک ماشین حساب شیمیایی جیبی‌ست که از هزاران نسخهٔ شیمیایی گِیت‌های منطقی ساخته شده‌است. یک از مشکلات نسخهٔ کنونی این تکنولوژی سرعت امواج است؛ آن‌ها به سرعت تنها چند میلی‌متر در دقیقه نشر پیدا می‌کنند. یک راه حل دیگر می‌تواند واکنش‌های شیمیایی جدیدی باشد که در آن‌ها سرعت نشر امواج بیش‌تر باشد. این رایانه شیمیایی برای یافتن کارآمدترین مسیر میان دو نقطه، از محاسبات کشش سطحی برگرفته از اثر مارانگونی با استفاده از یک ژل اسیدی بهره می‌گیرد؛ این سیستم توانست از یک سیستم مسیریاب ماهواره‌ای جلو بزند. در سال ۲۰۱۵ فارغ‌التحصیلان دانشگاه استنفورد، رایانه‌ی با استفاده از میدان‌های مغناطیسی و قطرات آبِ پُرشده از نانوذرات مغناطیسی ساختند. در سال ۲۰۱۵ دانشجویان دانشگاه واشینگتن زبان برنامه‌نویسی برای واکنش‌های شیمیایی تولید کردند. در این رایانه از شبکه‌های واکنش‌های شیمیایی به عنوان زبان برنامه‌نویسی استفاده شده‌است. | ## جمع‌بندی | اجزای کنترلی در این رایانه می‌توانند از DNA طبیعی باشند که باعث کاهش چشم‌گیر خطا در مقابل استفاده از DNAهای شیمیایی مصنوعی می‌شود.