Можно ли запрограммировать бесструктурный объект?

, (University of Twente, Enschede), : ?
«» (blob) 20 , 8 .


नैनोपार्टिकल्स का व्यास 20 एनएम है और गैर-प्रवाहकीय 1-ऑक्टेनेथियोल (सी ₈ एच ₁₇ एसएच) के साथ लेपित है , जो लगभग 1.8 एनएम के आसन्न नैनोकणों के बीच एक अंतर बनाता है। निरपेक्ष शून्य के निकट तापमान पर, नैनोकणों के ऐसे नेटवर्क के माध्यम से विद्युत परिवहन पूरी तरह से कूलम्ब नाकाबंदी द्वारा निर्धारित किया जाता है , और प्रत्येक नैनोपार्टिकल एकल-इलेक्ट्रॉन ट्रांजिस्टर (एसईटी) के रूप में कार्य करता है । इस काम में, सिस्टम 0.3 K के तापमान पर संचालित होता है।
तो, नैनोकणों के इस आकारहीन द्रव्यमान को 8 रेडियल रूप से निर्देशित इलेक्ट्रोड पर रखा गया था, जिसके बीच की दूरी 200 एनएम थी। इन आठ इलेक्ट्रोड में से, 2 को इनपुट के रूप में बेतरतीब ढंग से चुना गया, एक को आउटपुट के रूप में, और बाकी के पांच प्लस को 6 कंट्रोल गेट के रूप में सब्सट्रेट किया गया, जिसमें एक स्थिर वोल्टेज लागू किया गया था।
पहला लक्ष्य जो शोधकर्ताओं ने अपनाया, वह इस प्रणाली में तार्किक I ऑपरेशन का कार्यान्वयन था। 6 फाटकों के साथ प्रत्यक्ष bruteforce समय की एक प्रभावशाली राशि लेगा (लगभग एक दिन होने का अनुमान है)। और इस तरह के 6-आयामी अंतरिक्ष में ढाल वंश भी सिस्टम की मजबूत गैर-मौजूदगी और बड़ी संख्या में स्थानीय मिनीमा की उपस्थिति के कारण अप्रभावी होगा। आनुवंशिक एल्गोरिथम
लागू करने का निर्णय लिया गयावांछित शटर कॉन्फ़िगरेशन खोजने के लिए।


गेटों पर लगाए गए 6 नियंत्रण वोल्टेज को "जीनोम" माना जाता था। प्रारंभ में, 20 जीनोम अनियमित रूप से उत्पन्न हुए थे। इसके अलावा, प्रत्येक जीनोम के लिए, बुलियन सिग्नल 0-1-0-1 और 0-0-1-1 इनपुट्स (पी, क्यू) को खिलाया गया था, और आउटपुट सिग्नल की तुलना वांछित फ़ंक्शन (पी · क्यू) के साथ की गई थी।

इस प्रकार, फाटकों पर लागू होने वाले हर छह निरंतर तनाव (जीनोम) के लिए, "फिटनेस" निर्धारित किया गया था। 20 जीनोम को तब उनकी फिटनेस के अनुसार क्रमबद्ध किया गया था, जिनमें से 5 सर्वश्रेष्ठ संकेतकों के साथ चुने गए थे। इन 5 पैतृक जीनोम का उपयोग करके, बेटी जीन की पहली पीढ़ी का गठन किया गया था, क्लोनिंग (दूसरे शब्दों में, सीधे नकल), म्यूटेशन (% 1% के छोटे संकेत परिवर्तन) और क्रॉसिंग का उपयोग करते हुए। प्राप्त 20 बेटी जीनोम के लिए, समान चरणों को दोहराया जाता है: आउटपुट सिग्नल को मापना, फिटनेस की गणना करना, छांटना, सर्वश्रेष्ठ का चयन करना। इस एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिक दो चर के बूलियन कार्यों और एक ही नमूने पर प्रदर्शन करने के लिए अपने आकारहीन "डिवाइस" को प्रोग्राम करने में सक्षम थे।


निम्नलिखित गुणों को अलग-अलग दिखाया गया था:
ए) पिछले राज्यों से स्वतंत्रता: एंड गेट के लिए पाया गया जीन यादृच्छिक इनपुट संकेतों के लिए सही ढंग से काम करता है;
बी) तापमान स्थिरता: जीनोम 15K तक गर्म होने पर क्रियाशील रहता है, उसके बाद 5K से नीचे के तापमान तक ठंडा हो जाता है। 15K से ऊपर गर्म होने पर, रीप्रोग्रामिंग की आवश्यकता होती है;
ग) समय के साथ स्थिरता: 100 घंटों के बाद, प्रोग्राम किए गए डिवाइस अपने गुणों को नहीं खोते हैं।


इस काम में, एल्गोरिथ्म ~ 200 चरणों में आवश्यक फ़ंक्शन में परिवर्तित हो गया, जिसमें लगभग 1 घंटे का समय लगा, क्योंकि अपेक्षाकृत धीमी इनपुट संकेतों का उपयोग किया गया था। हालांकि, शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि इसे अनुकूलित करके प्रणाली को 100-1000 गुना तेज करना संभव है। इसके अलावा, छोटे नैनोकणों का उपयोग करना, जिसके लिए कूलम्ब बातचीत अधिक महत्वपूर्ण होगी, हम कमरे के तापमान तक उच्च तापमान पर ऐसी प्रणाली के संचालन की उम्मीद कर सकते हैं।

इस प्रकार, नैनोस्केल में आनुवंशिक एल्गोरिथ्म का अनुप्रयोग हमें डिवाइस से डिवाइस में भिन्नता और प्रदर्शन में अनिश्चितताओं के लिए क्षतिपूर्ति करने की अनुमति देता है, जो कि मिनीएटराइजेशन के अपरिहार्य उपग्रह हैं।

PS प्रेरणा के लिए Tiberius का धन्यवाद ।

स्रोत: बोस, एसकेएट अल। पुन: डिज़ाइन करने योग्य बूलियन तर्क में एक डिजाइन रहित नैनोपार्टिकल नेटवर्क का विकास। नेट। Nanotechnol। 10 , 1048-1052 (2015)। doi: 10.1038 / nnano.2015.207