The exponential growth of the power of modern digital computers is based upon the miniaturisation of vast nanoscale arrays of electronic switches, but this will be eventually constrained by fabrication limits and power dissipation. Chemical processes have the potential to scale beyond these limits performing computations through chemical reactions, yet the lack of well-defined programmability limits their scalability and performance. We present a hybrid digitally programmable chemical array as a probabilistic computational machine that uses chemical oscillators partitioned in interconnected cells as a computational substrate. This hybrid architecture performs efficient computation by distributing between chemical and digital domains together with error correction. The efficiency is gained by combining digital with probabilistic chemical logic based on nearest neighbour interactions and hysteresis effects. We demonstrated the implementation of one- and two- dimensional Chemical Cellular Automata and solutions to combinatorial optimization problems.


翻译:现代数字计算机功率的指数增长是基于大规模超纳米电子开关阵列的微型化,但最终会受到制造限度和耗电的限制。化学工艺有可能超越这些限度,通过化学反应进行计算,但缺乏明确界定的程序可容度限制了其可缩放性和性。我们展示了一个混合数字可编程化学阵列,作为一种概率计算机器,使用在互联的细胞中分离的化学振荡器作为计算基数。这一混合结构通过在化学和数字领域之间分配和错误校正来进行高效计算。通过将基于近邻相互作用和歇斯底里效应的数字与概率化学逻辑结合起来,效率得到提高。我们展示了一元和二元化学细胞自动成像和组合优化问题的解决方案。

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