Ciekły komputer powstał w Wielkiej Brytanii. Po co? Jest jeden ważny powód

Komputery, w których obliczenia wykonują nie układy elektroniczne, lecz chemiczne związki, są już możliwe. Taki komputer powstał na Uniwersytecie w szkockim Glasgow już w 2019 roku. Była to jednak niezbyt skomplikowana maszyna obliczeniowa.

Teraz ta sama grupa naukowców ulepszyła "chemiczny komputer" tak, że może wykonywać złożone obliczenia, donosi tygodnik “New Scientist". Komputer wielkości 30 na 30 centymetrów składa się w sieci połączonych plastikowych pojemników. Każdy zawiera roztwór dwóch kwasów oraz sól - bromek sodu. 

Gdy ciecz zostanie wprawiona w ruch za pomocą mieszadeł, rozpoczynają się chemiczne reakcje. By zaprogramować taki komputer wystarczy dostosować prędkość mieszadeł, które kontrolują tempo reakcji zachodzących w poszczególnych pojemnikach - komórkach obliczeniowych.

Gdy reakcje się toczą, w pojemniku pojawia się na przemian barwa czerwona i niebieska. To służy za odpowiednik zer i jedynek. Kamera wideo nagrywa przebieg reakcji. Na podstawie błysków światła w odpowiednich kolorach steruje dalszą pracą mieszadeł - można wykonać kolejny krok obliczeniowy.

Chemiczny komputer ma przewagę - łatwiej wykryć w nim błędy i je poprawić. W elektronicznych obwodach błędy także się zdarzają, ale są trudniejsze do wykrycia.

Na takiej niezwykłej maszynie zaprogramowano już algorytm do rozwiązywania jednego z matematycznych wyzwań, zwanego problemem komiwojażera. Polega na znalezieniu najkrótszej drogi między różnymi kolejnymi punktami. Przy dwudziestu liczba kombinacji przekracza już miliardy miliardów.

Chemiczny komputer ma jeszcze jedną przewagę nad elektronicznymi. Każdy procesor musi otrzymać najpierw dane, zanim je dostanie, stoi bezczynny. To tak zwane "wąskie gardło von Neumana" (zwane też klątwą albo przekleństwem). Przez to komputery bezustannie przenoszą dane z pamięci operacyjnej do procesora i po wykonaniu obliczeń z powrotem do pamięci. To ogranicza ich prędkość (i zużywa mnóstwo energii).

Czy są układy, które mogą działać jak pamięć i procesor jednocześnie? Teoretycznie tak - to memrystory. Zudowanie memrystora okazało się jednak dużym wyzwaniem technicznym. Istnieją, ale wymagają specjalnych materiałów i działają tylko w ściśle określonych warunkach. Są niepraktyczne do powszechnych zastosowań. Komputery z nich nie powstaną.

W chemicznym komputerze poszczególne pojemniki, w których zachodzą reakcje, jednocześnie wykonują obliczenia i przechowują ich wynik. Czyli działają właśnie jak memrystory. Znacznie przyspiesza to rozwiązywanie złożonych obliczeń, takich jak problem komiwojażera.

Ewolucja wymyśliła to rozwiązanie już setki milionów lat temu, gdy powstały układy nerwowe. Każdy neuron jednocześnie zapamiętuje i wykonuje obliczenie - w zasadzie też jest memrystorem. Czy chemiczny komputer będzie można kiedyś podłączyć do mózgu? Na pewno będzie to łatwiejsze niż w przypadku elektroniki.