Các nhà khoa học tại Đại học Glasgow vừa tạo ra một máy tính hóa học – một hệ thống tính toán có thể lập trình được dựa trên phản ứng Belousov-Zhabotinsky để giải các bài toán tối ưu hóa tổ hợp. Kết quả nghiên cứu được phát hành trên tạp chí Truyền thông Tự nhiên.
Phản ứng Belousov-Zhabotinsky đề cập đến toàn bộ nhóm phản ứng hóa học trong đó một số thông số, chẳng hạn như màu sắc, nồng độ các thành phần, nhiệt độ và các thông số khác, thay đổi ở chế độ dao động. Những thay đổi có thể mang tính định kỳ thường xuyên hoặc có tính chất xác suất và trở nên hỗn loạn. Các hệ thống tạo nên những phản ứng này đôi khi thể hiện hành vi phức tạp giống với hành vi của các sinh vật sống.
Trong hệ thống mới được các nhà khoa học phát triển, nồng độ thuốc thử làm cơ sở cho hệ nhị phân: nồng độ thấp tương ứng với “0” và nồng độ cao tương ứng với “1”. Nồng độ dao động có thể đóng vai trò là các biến số phụ thuộc vào thời gian. Thông tin cũng có thể được truyền giữa các tế bào riêng lẻ bằng các phản ứng Belousov-Zhabotinsky xảy ra bên trong thông qua sự khuếch tán.
Cốt lõi của bộ xử lý hóa học là một lưới in 3D gồm các tế bào phản ứng được kết nối với nhau. Việc truyền dữ liệu đến các quy trình được thực hiện bằng máy khuấy từ có khả năng kiểm soát các phản ứng. Máy khuấy cũng được cung cấp để tạo điều kiện tương tác giữa các tế bào lân cận, cho phép rung động đồng bộ. Quá trình xử lý đầu ra bao gồm hai thành phần chính: mạng thần kinh tích chập (CNN) và mô hình nhận dạng hữu hạn xác định (RFSM). Các thành phần này phân tích nồng độ thuốc thử và sản phẩm phản ứng, được ghi lại bằng máy quay video.
Bộ xử lý được sử dụng để triển khai automata di động – hệ thống toán học để mô hình hóa các hệ thống phức tạp bao gồm các thành phần đơn giản tương tác cục bộ với nhau theo các quy tắc định trước. Hóa ra một số tế bào được kết hợp thành các hệ thống thể hiện sự sao chép và cạnh tranh giống như các sinh vật sống. Ngoài ra, bộ xử lý có thể giải quyết một cách hiệu quả vấn đề của người bán hàng du lịch, bao gồm việc tìm ra con đường có lợi nhất khi đi qua các điểm được chỉ định.
