रासायनिक कंप्यूटर

This article is about मॉलिक्यूलर और रासायनिक प्रणालियों का उपयोग करके गणना. For सक्रिय तत्वों के रूप में सिंगल मॉलिक्यूलर का उपयोग करके गणना, see मॉलिक्यूलर स्कैंडल इलेक्ट्रॉनिक्स. For और, see मॉलिक्यूलर लॉजिक गेट.

रासायनिक कंप्यूटर, जिसे प्रतिक्रिया-प्रसार कंप्यूटर, बेलौसोव-ज़ाबोटिन्स्की (बीजेड) कंप्यूटर, या गोवेयर कंप्यूटर भी कहा जाता है, इस प्रकार से अर्ध-ठोस रासायनिक "सूप" पर आधारित उनकंवेंशनल कंप्यूटिंग है। जहां डेटा को रसायनों की विभिन्न सांद्रता द्वारा दर्शाया जाता है। गणनाएँ प्राकृतिक रूप से होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं द्वारा की जाती हैं।

पृष्ठभूमि

इस प्रकार से मूल रूप से रासायनिक प्रतिक्रियाओं को स्थिर संतुलन की ओर सरल पद के रूप में देखा गया था। जो गणना के लिए अधिक आशाजनक नहीं था। इसे 1950 के दशक में सोवियत वैज्ञानिक बोरिस बेलौसोव द्वारा की गई खोज से परिवर्तित कर दिया गया था। उन्होंने विभिन्न लवणों और अम्लों के मध्य रासायनिक प्रतिक्रिया बनाई जो पीले और स्पष्ट होने के मध्य आगे-पीछे होती रहती है क्योंकि विभिन्न अवयवो की सांद्रता चक्रीय विधि से ऊपर और नीचे परिवर्तित होती रहती है। इस प्रकार से उस समय इसे असंभव माना जाता था। क्योंकि यह थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अधीन जाना जाता था, जिसका तात्पर्य यह है, कि क्लोस सिस्टम में एन्ट्रापी केवल समय के साथ बढती है, जिससे मिश्रण में अवयव स्वयं को तब तक वितरित करते रहेंगे जब तक कि संतुलन प्राप्त न हो जाए और कोई भी निर्माण न हो जाए। इस प्रकार से एकाग्रता में परिवर्तन कठिन है. किन्तु आधुनिक सैद्धांतिक विश्लेषण से ज्ञात किया गया है कि पर्याप्त रूप से सम्मिश्र प्रतिक्रियाओं में वास्तव में प्रकृति के नियमों को तोड़े बिना तरंग घटनाएं सम्मिलित हो सकती हैं। इस प्रकार से (एनाटोल ज़ाबोटिन्स्की द्वारा बेलौसोव-ज़ाबोटिन्स्की प्रतिक्रिया के साथ सर्पिल रंगीन तरंगों को दिखाते हुए प्रत्यक्ष रूप से दृश्यमान प्रदर्शन प्राप्त किया गया था।)

अतः बेलौसोव-ज़ाबोटिंस्की प्रतिक्रिया प्रतिक्रिया के तरंग गुणों का अर्थ है। और यह अन्य सभी तरंगों की तरह ही जानकारी को स्थानांतरित कर सकता है। यह अभी भी गणना की आवश्यकता को छोड़ देता है, जो कन्वेंशनल माइक्रोचिप्स द्वारा बाइनरी कोड ट्रांसमिटिंग और लॉजिक गेट्स की सम्मिश्र सिस्टम के माध्यम से और शून्य को परिवर्तन का उपयोग करके किया जाता है। किसी भी बोधगम्य गणना को करने के लिए एनएएनडी लॉजिक का होना पर्याप्त है। इसलिए (एक एनएएनडी गेट में दो बिट इनपुट होते हैं। यदि दोनों बिट 1 हैं, तो इसका आउटपुट 0 है, अन्यथा यह 1 है)। रासायनिक कंप्यूटर वर्जन लॉजिक गेट्स को एकाग्रता तरंगों द्वारा दूसरे को भिन्न-भिन्न विधियों से अवरुद्ध या प्रवर्धित करके इम्पलिमेंटेड किया जाता है।

वर्तमान रिसर्च

इस प्रकार से 1989 में यह प्रदर्शित किया गया कि प्रकाश-संवेदनशील रासायनिक प्रतिक्रियाएँ इमेज प्रोसेसिंग कैसे कर सकती हैं। इससे रासायनिक कंप्यूटिंग के क्षेत्र में उत्थान किया है।

इंग्लैंड के पश्चिम यूनिवर्सिटी में एंड्रयू एडमाट्ज़की ने प्रतिक्रिया-प्रसार प्रक्रियाओं का उपयोग करके सरल लॉजिक गेट्स का प्रदर्शन किया है। इसके अतिरिक्त, उन्होंने सैद्धांतिक रूप से दिखाया है, कि सेलुलर ऑटोमेटन के रूप में तैयार किया गया एक काल्पनिक "2⁺माध्यम" कैसे गणना कर सकता है और एडमाट्ज़की इस सिद्धांत को बीजेड-रसायनों में स्थानांतरित करने और बिलियर्ड बॉल को तरंगों से परिवर्तन के लिए बिलियर्ड-बॉल कंप्यूटर पर सैद्धांतिक लेख से प्रेरित थे: यदि समाधान में दो तरंगें मिलती हैं, तो वे तृतीय लहर बनाते हैं जिसे 1 के रूप में पंजीकृत किया जाता है। वास्तव में उन्होंने सिद्धांत का परीक्षण किया है। और रासायनिक पॉकेट कैलकुलेटर बनाने के लिए लॉजिक गेट्स के कुछ हजार रासायनिक संस्करण तैयार करने पर कार्य कर रहा है।

इस तकनीक के वर्तमान संस्करण की समस्या तरंगों की गति है; वे केवल कुछ मिलीमीटर प्रति मिनट की दर से विस्तृत हैं। इस प्रकार से एडमाट्ज़की के अनुसार, यह सुनिश्चित करने के लिए कि सिग्नल शीघ्रता से स्थानांतरित हो जाते है, किन्तु गेटों को एक-दूसरे के अधिक समीप रखकर इस समस्या को समाप्त किया जा सकता है। अन्य संभावना नवीन रासायनिक प्रतिक्रियाएं हो सकती हैं। जहां तरंगें अधिक तीव्रता से विस्तृत होती हैं।

अतः 2014 में, स्विस फेडरल लेबोरेटरीज फॉर मैटेरियल्स साइंस एंड टेक्नोलॉजी (एम्पा) की अध्यक्षता वाली अंतरराष्ट्रीय टीम द्वारा रासायनिक कंप्यूटिंग सिस्टम विकसित की गई थी। और रासायनिक कंप्यूटर ने बिंदु A और B के मध्य सबसे कुशल मार्ग खोजने के लिए अम्लीय जेल का उपयोग करके मारांगोनी प्रभाव से प्राप्त सतह तनाव गणना का उपयोग किया, उसी मार्ग की गणना करने का प्रयास करने वाले कन्वेंशनल उपग्रह नेविगेशन सिस्टम से आगे निकल गया है।

इसके अतिरिक्त 2015 में, स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के स्नातक छात्रों ने चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय नैनोकणों से युक्त जल की बूंदों का उपयोग करके एक कंप्यूटर बनाया था, जो की रासायनिक कंप्यूटर के पीछे के कुछ मूलभूत सिद्धांतों को दर्शाता है।

इस प्रकार से 2015 में, वाशिंगटन यूनिवर्सिटी के छात्रों ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए (मूल रूप से डीएनए विश्लेषण के लिए विकसित) प्रोग्रामिंग लैंग्वेज को बनाया था।

चूंकि 2017 में, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के रिसर्च ने रासायनिक ट्यूरिंग मशीन का पेटेंट कराया जो बेलौसोव-ज़ाबोटिंस्की प्रतिक्रिया की नॉन-लीनियर गतिशीलता का उपयोग करके संचालित होती है। और उन्होंने जो सिस्टम विकसित की है। वह गिब्स मुक्त ऊर्जा विचारों का उपयोग करके चॉम्स्की टाइप-1 लैंग्वेज को पहचानने में सक्षम है। यह कार्य बाद में 2019 में प्रकाशित हुआ, जिसमें चॉम्स्की टाइप-2 और टाइप-3 लैंग्वेजो के सिस्टम सम्मिलित थे।

इस प्रकार से 2020 में, ग्लासगो यूनिवर्सिटी के रिसर्च ने बीजेड माध्यम के दोलनों को नियंत्रित करने के लिए 3डी-प्रिंटेड भागों और चुंबकीय स्टिरर का उपयोग करके रासायनिक कंप्यूटर बनाया था। और ऐसा करने पर, वे बाइनरी लॉजिक गेट्स की गणना करने और पैटर्न पहचान करने में सक्षम थे।

यह भी देखें

• मॉलिक्यूलर लॉजिक गेट्स
• कंप्यूटर
• क्वांटम कम्प्यूटिंग
• डीएनए कंप्यूटिंग
• बायोकम्प्यूटिंग
• ऑर्गेनिक कम्प्यूटिंग
• तरल पदार्थ
• जल समाकलक
• कंप्यूटिंग हार्डवेयर का इतिहास
• टॉप500
• जैवरसायन
• द्रव गतिविज्ञान

संदर्भ

• "Introducing the glooper computer" - New Scientist article by Duncan Graham-Rowe (Restricted access)
• [1]