το μελλον των υπολογιστών

Η ανάπτυξη της ηλεκτρονικής με βάση τη σιλικόνη αποτελεί σήμερα τον κανόνα της βιομηχανίας, ωστόσο πολλοί ερευνητές αναζητούν νέες μεθόδους κατασκευής ακόμη ισχυρότερων υπολογιστών. Κβαντική υπολογιστική .Ο κβαντικός υπολογιστής είναι μια θεωρητική συσκευή που εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες της κβαντικής μηχανικής, του τομέα δηλαδή της φυσικής επιστήμης που ασχολείται με την ενέργεια και την ύλη στην ατομική κλίμακα. Σε ένα κβαντικό υπολογιστή, τα δεδομένα δεν επεξεργάζονται από ηλεκτρόνια, όπως συμβαίνει στους σημερινούς υπολογιστές, αλλά από άτομα, γνωστά ως Qubits. Το βασικό χαρακτηριστικό ενός κβαντικού υπολογιστή είναι ότι μπορεί να επεξεργάζεται διαφορετικές λύσεις ενός προβλήματος ταυτόχρονα καταλήγοντας ταυτόχρονα σε πολλές εναλλακτικές, στοιχείο ιδιαίτερα χρήσιμο για την επίλυση προβλημάτων με πολλές μεταβλητές.«Ένας κβαντικός υπολογιστής θα μπορεί να λύσει σύνθετα προβλήματα σε δευτερόλεπτα, τη στιγμή που ένας συμβατικός θα χρειαζόταν απεριόριστο χρόνο», αναφέρει ο καθηγητής Ντέιβιντ Άουσαλομ του πανεπιστημίου της Καλιφόρνια. Τον Φεβρουάριο του 2007, μια καναδική εταιρεία υποστήριξε ότι κατόρθωσε να κατασκευάσει ένα κβαντικό υπολογιστή, αν και η επίδειξη που ακολούθησε απογοήτευσε τους παρευρισκόμενους αφού τα προβλήματα που έλυσε ο υπολογιστής μπορούσαν να λυθούν και από συμβατικούς υπολογιστές. Ωστόσο, όπως αναφέρουν οι επιστήμονες, η κατασκευή του πρώτου κβαντικού υπολογιστή είναι μόνο θέμα χρόνου. Τέτοιοι υπολογιστές θα χρησιμοποιούνται στην αναζήτηση στοιχείων τεράστιων βάσεων δεδομένων, τη δημιουργία δυσεπίλυτων κωδικών και την εξομοίωση πυρηνικών δομών και αντιδράσεων. Το πιο δυνατό τους σημείο ωστόσο θα είναι ο σχεδιασμός νέων υλικών. Οπτική υπολογιστική.Οι σημερινοί υπολογιστές πραγματοποιούν πολύπλοκες πράξεις μέσω κινούμενων ηλεκτρονίων. Η κίνηση αυτή μέσα σε μικροσκοπικά καλώδια είναι και ο λόγος υπερθέρμανσης των μηχανημάτων. Το πρόβλημα αυτό αναμένεται να επιδεινωθεί με την κατασκευή ολοένα ταχύτερων επεξεργαστών και άρα ταχύτερα κινούμενων ηλεκτρονίων. Η πιθανή λύση σε αυτό πρόβλημα συνίσταται στην αντικατάσταση των κινούμενων ηλεκτρονίων με σωματίδια φωτός, φωτόνια, για τη μετάδοση της πληροφορίας. Έτσι, τα ηλεκτρόνια θα εξακολουθούν να πραγματοποιούν τους υπολογισμούς, αλλά τα φωτόνια θα είναι εκείνα που θα μεταδίδουν την πληροφορία. Η χρήση αυτής της τεχνολογίας ενδέχεται να γίνει επιτακτική συντομότερα από όσο περιμένουμε, ειδικά στους νέους πολυπύρηνους επεξεργαστές όπου ο όγκος της κινούμενης πληροφορίας είναι πολύ μεγάλος. Ήδη πολλές εταιρείες υψηλής τεχνολογίας, όπως η IBM , πειραματίζονται με την κατασκευή ενός οπτικού υπολογιστή. Ωστόσο, η εφαρμογή της τεχνολογίας αυτής στους προσωπικούς υπολογιστές απέχει ακόμη αρκετά από την εφαρμογή της, κυρίως λόγω του κόστους σε σχέση με τους επεξεργαστές σιλικόνης.Χημική υπολογιστική.Η χημική υπολογιστική είναι μια μάλλον ασυνήθιστη προσέγγιση όπου τα δεδομένα αντιπροσωπεύονται από διαφορετικές συγκεντρώσεις χημικών υλικών. Οι χημικοί υπολογιστές εκμεταλλεύονται διάφορους τύπους αντιδράσεων για την πραγματοποίηση υπολογισμών. Για παράδειγμα, οι προσαρμοστικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν πολυμερή οργανικά μόρια που αλλάζουν το σχήμα τους με βάση συγκεκριμένα δεδομένα. Η μεταβολική υπολογιστική χρησιμοποιεί τις αντιδράσεις που συναντώνται τυπικά σε ένα ζωντανό κύτταρο.Τα κύματα που ταξιδεύουν μέσα σε ένα δοχείο χημικών χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση πληροφορίας σε έναν υπολογιστή. Η δημιουργία των κυμάτων - φορέων πληροφορίας πραγματοποιείται σε συγκεκριμένα σημεία του χημικού μίγματος μετά από χημικές αντιδράσεις. Στο σημείο σύγκρουσης δύο κυμάτων δημιουργείται μια νέα χημική αντίδραση, η οποία στην ουσία είναι η απάντηση ενός προβλήματος. Σε ένα μείγμα όπου ταξιδεύουν χιλιάδες κύματα τα οποία συγκρούονται μεταξύ τους, στην ουσία επιτρέπει τη λύση πολλών προβλημάτων ταυτόχρονα.Βιομοριακή υπολογιστικήΤο αναπτυσσόμενο πεδίο της βιομοριακής υπολογιστικής αντικαθιστά την ηλεκτρονική που στηρίζεται στη σιλικόνη με το DNA και τη βιοχημεία. Η δυνατότητα του DNA να πραγματοποιεί υπολογισμούς έχει αποδειχθεί ήδη από το 1994 από τον καθηγητή Λέοναρντ Άντελμαν του πανεπιστημίου της νότιας Καλιφόρνια.Ωστόσο, στα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν, η βιομοριακή υπολογιστική απέτυχε να είναι ταχύτερη από τους συμβατικούς υπολογιστές, οπότε ο νέος προσανατολισμός έγκειται στην πραγματοποίηση υπολογισμών που οι συμβατικοί υπολογιστές αδυνατούν να εκτελέσουν. Στην ιατρική, η βιομοριακή υπολογιστική μπορεί να βοηθήσει στην κατασκευή φαρμάκων που αντιλαμβάνονται το βιοχημικό περιβάλλον, το αναλύουν και απελευθερώνουν τα κατάλληλα φαρμακευτικά συστατικά για την αντιμετώπιση του προβλήματος.Το 2004, μια ερευνητική ομάδα του ινστιτούτου Βάισμαν στο Ισραήλ κατασκεύασε ένα βιομοριακό υπολογιστή τόσο μικρό που ένα τρισεκατομμύριο από αυτούς χωρούσαν σε ένα χιλιοστό του λίτρου. Η συσκευή μπορούσε να ανιχνεύσει ίχνη καρκίνου και να απελευθερώσει φάρμακα για θεραπεία.Ο «υπολογιστής» αποτελείται από τρία τμήματα DNA και ένα ένζυμο για τον διαχωρισμό τους. Όταν το πρώτο σκέλος του Δ ανιχνεύσει μόρια που υποδεικνύουν την παρουσία καρκίνου, μεταφέρει πληροφορία στο δεύτερο να απελευθερώσει το τρίτο τμήμα, το οποίο είναι το αντικαρκινικό φάρμακο.