一种从底层全并行的计算模型——探针机

国际权威杂志IEEE Trans. On Neural Networks and Learn System在2016年第7期首篇报道了北京大学信息科学技术学院许进教授团队在计算机科学领域的重大突破性文章“Probe Machine”(探针机),该文提出了人类首次超越电子计算机的图灵机模型,称为探针机。探针机由数据库、探针库、数据控制器、探针控制器、探针运算、计算平台、检测器、真解存储器及残支回收器等九个部分组成。探针机分为连接型与传递型两种。

左:连接型探针机模型  右:传递型探针机模型
传递型探针机模型

文章指出,对当今电子计算机无法处理的NP-完全问题,如图的Hamilton问题、图的顶点着色问题等,用探针机求解,只需一次探针运算即可求出问题的全部解。由于基于图灵机的所有NP-完全问题在多项式时间内是等价的,这就意味着在探针机模型下不再有困惑人类的NP-完全问题。

对于用什么材料来制造出探针计算机,文章也给出了讨论。文中

连接型探针机模型
连接型探针机模型

提出,对于连接型探针计算机,拟采用以纳米颗粒与DNA分子构成的复合材料作为数据,以DNA分子作为探针的一种探针计算机的实现技术——纳米DNA计算机;对于传递型探针计算机模型的实现,一种构想是:其数据由一种复合体构成,数据纤维中的信息由神经递质构成,诸如乙酰胆碱(Ach)等,而探针则由类似于生物神经系统中的“动作电位”实现。文章证明了电子计算机的数学计算模型——图灵机仅仅是探针机的一种特殊情况。

许进教授和他的研究团队长期从事生物计算数据编码与模型构建的理论和方法研究,先后五次任国际生物计算机大会主席,并在2013年荣获年度国家自然科学奖二等奖。

探针机的研究得到了国家973项目,国家重大仪器专项,国家自然科学基金重点项目、面上项目等多项资助。

论文链接:http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=7466831&newsearch=true&queryText=probe%20machine

(据北京大学)

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