能够解方程的超资料

放大字体  缩小字体 2019-12-10 11:33:50  阅读:6285 作者:责任编辑。陈微竹0371

咱们的日子中总会遇到各式各样的问题,有些问题要求咱们树立一些数学的模型来处理。例如,一位音响工程师要为一家音乐厅规划音响系统,他要确保音乐厅的各个旮旯都有最好的声响作用,可是他当然不能先设备了音响,再测验声响作用,由于假如不适宜,再把音响撤除,重头再来,这样做太麻烦了。此刻,树立数学模型,或者说方程就派上了用场。一般音响师的做法是先树立方程,经过方程推知音乐厅各个方位的声响作用,等找到了适宜的计划后,再设备音响系统。

在现在的科技水平下,这个方程也不需求音响工程师来求解,核算器、核算机等就能够帮咱们处理问题。现在,来自美国宾夕法尼亚大学的科学家们又研讨出了一种能够解方程的资料,它能够在几百纳秒(亿分之一秒)、乃至几皮秒(万亿分之一秒)内帮咱们处理上述的问题。

结构特别的超资料

跟着资料学的开展,科学家们一直在规划、制作各种具有共同性质的资料,其间一种便是超资料。这类资料是自然界中没有的人工资料,能够让光、电磁波改动它们一般的性质。超资料的成分并没什么特别之处,它们的独特性质来源于其精密的几许结构和尺度巨细。

研制出特别 资料的美国宾夕法尼亚大学研讨人员

美国宾夕法尼亚大学的研讨人员规划的这种能够解方程的超资料也是如此,它的资料成分并没什么特别的,仅仅常见的绝缘资料,比方聚苯乙烯塑料资料,可是它的内部却包含着像迷宫相同的特别结构,这种结构可由数控铣床(数字信号操控的加工机床)雕琢得到。

运用内部结构解方程

实践上,该资料的实质是模拟核算机,即用一个物理量去代替另一个物理量,用于代替的物理量更简略操作和处理,所以更简略求得方程的解。举一个简略的比方,比方为了得到某个物理量,咱们列出了ax+b=c这样一个数学方程(当然实践的方程不会这么简略)。然后,方程的三个参数a、b、c需求被编码在电磁波中,即经过改动电磁波的起伏或波长(电磁波为用于代替的物理量),让入射的电磁波代表参数数值,得出x=(c-b)/a的成果。

研讨人员会根据特定的方程类型规划“迷宫资料”的结构,比方比方中的一元一次方程。实践上,针对每种方程,“迷宫资料”都会有不相同的内部结构。“迷宫资料”会对入射的电磁波进行一些处理,改动它的波长和起伏,这一步实践上的意思便是资料解方程的进程。终究,输出的电磁波会带着方程未知数x的解,研讨人员能够将电磁波的特性解读为数值。

光子核算前进速度

研讨人员现已运用波长较长的微波验证了资料解方程的才能。它比人们最常运用的数字核算机快了几个数量级,一起由于运用的是电磁波,它运用更少的电力。当然,人们能够根据不同的需求(不同的方程)制作出不同的“迷宫”结构。

现在,研讨人员在该资料的两头安放了输入端和输出端,构成了一个约0.18平方米的设备。但中空的资料部分能够被缩小到仅答应光子(也是电磁波)穿过,并被放置在芯片中,这可能会为核算机的前进翻开一个新的大门,制作出彻底运用光子的电脑芯片,使核算机的处理速度大大提高,处理时刻大幅缩短。

研讨人员期望这一主意能够快一些完成,不过,这必定仅仅核算机技能开展中阅历的一个阶段。或许这种超资料立刻会被另一种更好、结构更精密的超资料代替也说不定,永久不要小瞧了技能移风易俗的速度。

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