12:27
Comentarii Adauga Comentariu

_ Oamenii de știință valorifică dinamica chimică pentru rezolvarea problemelor complexe

_ Oamenii de știință valorifică dinamica chimică pentru complexe rezolvarea problemelor

La intersecția dintre chimie și calcul, cercetătorii de la Universitatea din Glasgow au dezvoltat un sistem de calcul probabilistic hibrid digital-chimic bazat pe reacția Belousov-Zhabotinsky (BZ) care poate fi folosit pentru rezolvarea combinației. probleme de optimizare.

Prin valorificarea naturii probabilistice inerente a reacțiilor BZ, sistemul demonstrează comportamente emergente precum replicarea și competiția văzute în sisteme complexe, care amintesc de organismele vii. Acest lucru ar putea deschide calea pentru noi abordări ale sarcinilor de calcul, care sunt deranjate de limitările impuse de calculul modern.

Combinarea controlului electronic și a dinamicii chimice oferă o modalitate de a efectua calcule eficiente, combinând cele mai bune dintre ambele către dezvoltarea de platforme de calcul adaptative, bio-inspirate, cu eficiență și scalabilitate de neegalat.

Cercetarea condusă de prof. Leroy Cronin, Catedra Regius de Chimie la Universitatea din Glasgow, a fost publicată în Nature Communications. Prof. Cronin a vorbit cu Phys.org despre munca lor și și-a declarat motivația în urma urmăririi aceleiași.

„Am vrut să văd dacă am putea realiza un nou tip de sistem de procesare a informațiilor chimice, deoarece sunt inspirat de modul în care biologia poate procesa informații în creierul umed”, a spus el.

Calculul modern se bazează pe tranzistori, blocurile de construcție ale dispozitivelor electronice, care sunt folosite pentru a crea porți logice și celule de memorie, formând baza circuitelor digitale. Dar, nevoia și cererea de mai multă putere de calcul înseamnă că tranzistoarele devin din ce în ce mai mici.

Miniaturizarea tranzistorilor are mai multe limitări din cauza constrângerilor impuse de fabrici și de legile fizicii. Cu cât tranzistorul este mai mic, cu atât este mai greu de fabricat și necesită mai multă putere, disipând mai multă căldură și fiind din ce în ce mai puțin eficient energetic.

Acest lucru i-a determinat pe oamenii de știință să exploreze alte tipuri de calcul, cum ar fi calculul cuantic, care, deși sunt extrem de puternice în rezolvarea problemelor, computerele clasice nu pot suferi de probleme de scalabilitate din cauza corectării erorilor.

Pe de altă parte, calculul bazat pe procese fizice, cum ar fi reacțiile chimice, utilizează un amestec de sisteme. precum digitale, chimice și optice. Acest lucru deschide noi căi pentru arhitecturi de calcul neconvenționale, cu capacități dincolo de sistemele digitale tradiționale.

Reacția BZ este un exemplu clasic de oscilator chimic, cu concentrațiile de reactant și de produs suferind modificări periodice. Se observă în multe sisteme chimice, cum ar fi setările de laborator și sistemele biologice.

Abilitatea reacției BZ de a prezenta o dinamică complexă, neliniară o face o alegere atractivă pentru studierea fenomenelor emergente și a paradigmelor de calcul neconvenționale.

În această cercetare, reacția BZ servește ca fundație pentru un sistem de calcul hibrid datorită comportamentului său oscilator inerent, adaptabilității și receptivității la stimuli externi. Prin valorificarea dinamicii reacțiilor BZ, cercetătorii pot emula comportamente complexe observate în sistemele naturale, oferind o platformă versatilă pentru calcul.

Concentrațiile pot servi ca informații binare (cu 0 fiind concentrații scăzute și 1 pentru concentrații mari). ) iar concentrațiile oscilante pot servi ca variabile dependente de timp. În plus, informațiile se pot propaga între celulele individuale care au reacții BZ prin procese precum difuzia.

Prof. Cronin a explicat în continuare: „Reacția are două stări pornite și oprite și fiecare casetă [sau celulă] din rețea poate clipi independent, sincronizat sau după comunicare. Acesta este procesul prin care sistemul poate fi programat pentru a calcula o problemă. care este apoi citită de cameră.”

Nucleul procesorului de informații este o rețea imprimată 3D de reactoare interconectate. Fiecare reactor sau celulă găzduiește reacția BZ, făcându-l o serie de reacții BZ.

Intrarea în această matrice este electronică și este controlată de agitatoare magnetice capabile să manipuleze reacția din aceste celule. Există, de asemenea, agitatoare interfațiale capabile să faciliteze interacțiunile dintre celulele cuplate (prin difuzie), acest lucru ajută la sincronizarea oscilațiilor.

Cercetătorii au observat că oscilațiile concentrațiilor de reactant și de produs apar ca oscilații amortizate forțat, agitatoarele joacă un rol crucial în controlul lor.

Acest comportament este o trăsătură caracteristică reacțiilor BZ, în care speciile chimice suferă modificări periodice ale concentrației în timp. Aceste modificări sunt observate de modificările de culoare a lichidelor.

Procesarea de ieșire implică două componente cheie: o rețea neuronală convoluțională (CNN) și o mașină de recunoaștere cu stări finite (rfsm). Aceste componente analizează concentrațiile de reactant și de produs în cadrul reacției BZ, care sunt capturate cu ajutorul camerelor video.

CNN clasifică concentrațiile în stări chimice discrete, în timp ce rfsm determină starea chimică corespunzătoare pe baza acestei clasificări.

În termeni simpli, stările chimice discrete sunt clasificate și determinate pe baza concentrațiilor de reactanți și produși din cadrul reacției BZ, care sunt ele însele probabiliste datorită naturii reacțiilor.

> Natura probabilistică apare deoarece reacția BZ este neliniară, rezultând interacțiuni complexe între speciile chimice care prezintă variabilitate inerentă și imprevizibilitate în comportamentul lor în timp.

Întregul sistem funcționează fără probleme și continuu pe baza unei buclă de feedback bazată pe culorile schimbătoare ale lichidului. Când concentrațiile oscilează, sistemul este „pornit” indicat de culorile albastre și când există o lipsă de oscilații, lichidele sunt roșii, ceea ce înseamnă că sistemul este „oprit”.

Această buclă manipulează agitatoarele. pe baza culorilor, asigurându-se că procesul este continuu cu ajutorul controlului „forțat” sau extern.

Cercetătorii au folosit procesorul hibrid pentru a-și prezenta capacitatea de calcul prin implementarea automatelor celulare chimice (CCA) în 1D și 2D.

Acestea sunt modele matematice pentru a simula sisteme complexe compuse din componente simple care interacționează local între ele în conformitate cu reguli predefinite.

Acest lucru duce la comportamente emergente, cum ar fi replicarea și competiția expuse. de „chimiți”, care sunt entități multicelulare definite de modele de concentrații chimice în grila reactoarelor interconectate care găzduiesc reacția BZ.

Aceste comportamente seamănă cu cele observate la organismele vii și contribuie la complexitatea și adaptabilitatea sistem de calcul.

Mai mult, cercetătorii demonstrează că abordarea lor computațională, care încorporează atât componente electronice, cât și chimice, poate aborda eficient provocările de optimizare combinatorie, cum ar fi problema vânzătorului ambulant.

Cu privire la partea aplicativă a lucrurilor, sisteme hibride ca acestea ar putea fi foarte utile pentru sarcinile de învățare profundă care necesită un comportament neliniar. Sistemele chimice oferă în mod inerent astfel de caracteristici, făcând arhitecturile de calcul hibride eficiente din punct de vedere al resurselor pentru probleme specifice în care neliniaritățile și comportamentul probabilistic sunt vitale.

Prof. Cornin a adăugat: „Văd că o versiune solid-state ar putea înlocui hardware-ul de inteligență artificială și poate fi instruită mult mai ușor.”

În viitor, el dorește să exploreze miniaturizarea acestei tehnologii și să mărească dimensiunea grilă pentru a rezolva probleme cu adevărat mari.

© 2024 Science X Network


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

Fluierul Ro face un apel disperat către oamenii Sistemului care conduc România să nu repete greșelile Statului Român din anii 1939-1940 când țara s-a destrămat

Călin Georgescu îi cere de urgență șefului operativ al SRI, Răzvan Ionescu, (cel care a participat la anularea alegerilor cu "notele șubrede" ca să cităm din JD Vance) ori sa arate Dovezile ori să-și dea Demisia și să plece.

_ Boeing se confruntă cu lansări critice, transportând astronauți către Stația Spațială Internațională

Georgescu: "Judecătorii CCR vor fi judecați pentru Înaltă Trădare,"

_ Vânzările cu amănuntul din SUA au crescut mai mult decât se aștepta în martie

Conform Legii: Nici o instituție de stat nu poate anula alegerile din Romania. Aviz celor care au dat o Lovitură de Stat anulând alegerile : Legislația din România nu permite nimănui anularea completă a alegerilor, ci doar invalidări parțiale.

_ Poliţist din Tulcea, condamnat definitiv la închisoare pentru corupţie

Progresista UE în degringoladă după ce JD Vance le-a arătat cu PROBE cum iși bat joc de democrație. Cine va participa la întâlnirea Sorosista de la Paris.

_ Prognoza meteo: Vremea se răceşte în toată ţara şi vin ploile

_ Școlile din Israel revin la programul normal, după închiderea de sâmbătă din cauza amenințărilor iraniene

_ Pollard, antrenorul din Mumbai, este „bolnav și sătul” de atacul lui Pandya

_ Avioanele britanice au doborât o serie de drone iraniene

_ Orientul Mijlociu fierbe! Iran, atac la scară largă asupra Israelului - primul bilanț

_ Pune pastă de dinți în congelator: Trucul secret al japonezilor care îți va schimba viața

_ Cronica unui atac anunțat și o situație fără precedent: Cum a devenit Biden primul președinte american care a apărat direct Israelul de furia Iranului

_ Războiul civil din Sudan: povestea copiilor care trăiesc între foamete și moarte în Darfur

_ Băieți răi: Studiul arată că masculii bonobo agresivi atrag mai mulți parteneri

_ Ucraina avertizează că armata rusă pregătește o mare operaţiune sub steag fals

_ Creșterea mareelor, scăderea stocurilor: Studiul explorează costul schimbărilor climatice

_ Record de căldură înregistrat la 80 de kilometri de Nădlac

_ Oamenii cu această grupă de sânge au o abilitate unică: studiile recente confirmă o teorie din anii 1930

_ Ana Loredana Predescu: Apă cu bacterii, nepotisme și salarii de 8000 de euro girate de Consiliul Județean și Primăria Brașov

_ Aproape 10.000 de clădiri distruse de Hezbollah în nordul Israelului: raport

_ Surse: Israelienii au decis să amâne ofensiva terestră de la Rafah

_ Blinken spune că discuțiile de încetare a focului din Liban sunt „în etapele finale”

_ Bryan preia trei șuturi de avans la Campionatul Puntacana

_ Dumitru Crudu: Eu m-am iubit cu cea mai frumoasă femeie din orașul nostru

_ „Nu am văzut atât de mult pericol din 1973”: Anthony Blinken avertizează că Orientul Mijlociu se află în cea mai mare tulburare de la războiul de la Yom Kippur, când Egiptul și Siria au atacat Israelul

_ Universal Studios întreabă locuitorii orașului din Bedford cum să construiască un parc tematic care sărbătorească „istoria sa vibrantă” – în timp ce gigantul de divertisment dezvăluie planuri pentru stațiunea de 480 de acri din inima zonei rurale engleze

_ VIDEO| Austriecii au dat de greu în România: probleme neașteptate pe autostrada care va străpunge Carpații

_ Pe măsură ce prețurile aurului au atins niveluri record, un pamflet de 12 pagini spune povestea lui Dumnezeu, aur și glorie

_ Polonia finanţează funcţionarea a 20.000 de terminale Starlink în #Ucraina

_ Ce se întâmplă atunci când introduci telefonul în congelator. Descoperirea neașteptată te poate lăsa cu fiori reci

_ Dacă vrei ca oamenii să aibă copii, acum ești „extrema dreapta”

_ Comando iraniene confiscă o navă de marfă legată de Israel �n str�mtoarea Ormuz (VIDEO)

_ Scandal în trafic pe un bulevard din Constanţa, între doi şoferi: Unul l-a ameninţat pe celălalt cu un cuţit

_ STENOGRAMĂ - Bubuie un scandal de proporții în interiorul USR: omul care a dinamitat 2 partide dintr-o singură mișcare

_ Domeniul Regal Săvârşin se redeschide la finalul lunii cu un târg de primăvară

_ "Citiți Ludwig von Mises, nenorociți!" - Discursul Victory a luptătorului brazilian UFC pompează economia austriacă

_ Provocarea cuantică trebuie rezolvată la o milă sub pământ

_ Comer găsește noi conturi bancare ale familiei Biden și emite citații pentru înregistrările Hunter Bank (VIDEO)

_ Democrații spun că Ziua Recunoștinței înseamnă a fi recunoscători pentru străinii ilegali: „Pentru cules și ambalat mâncarea” și „Curățenie în camerele de hotel”

_ Americanii caută în panică „Al treilea război mondial” și „Pot fi ales” în timp ce Iranul bombardează Israelul

_ Povestea prieteniei neobișnuite dintreo cățelușă și o coțofana. Disputa aprinsă care a captivat Australia / FOTO

_ Aceștia sunt cei mai bogați miliardari din Asia

_ Legislatorul statului California prezintă un proiect de lege pentru interzicerea temelor excesive

_ Exxon va reduce salariile comercianților în favoarea bonusurilor de performanță și a stimulentelor pe termen lung

_ Un „satnav” neural: cum navighează peștii zebra pentru a-și găsi temperatura confortabilă

_ Cutremur în Serbia, la graniţa cu România: s-a produs la adâncimea de 15 km

_ Experimentul dezvăluie gândirea strategică la șoareci

_ Secretarul general al ONU: Orientul Mijlociu este pe marginea prăpastiei după atacul Iranului asupra Israelului

_ Scene șocante pe o stradă din Baia Mare: Un tânăr a fost împușcat de un adolescent de 16 ani

_ Sunt un expert în narcisist... iată cele 10 semnale roșii pe care o femeie te abuzează emoțional

_ Criza din Orientul Mijlociu: Misiunile diplomatice olandeze din Iran şi nordul Irakului rămân închise

_ Kremlin: Armele NATO vor fi lovite în orice țară din care Rusia ar putea fi atacată

_ We are concerned about the security situation in the Middle East, says ForMin Odobescu

_ FC Barcelona s-a impus cu 4-2 în faţa Valenciei, într-un meci din etapa a 33-a din La Liga

_ ChatGPT poate provoca halucinații: verificări amănunțite ale specialiștilor

_ Fermierii africani privesc spre trecut și viitor pentru a aborda schimbările climatice

_ Patru arestați în „cea mai mare” cercetare internațională anti-malware, spune Europol


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20 Pag.21 Pag.22 Pag.23
Pag.24 Pag.25

Nr. de articole la aceasta sectiune: 1467, afisate in 25 pagini.