研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

转载自:http://www.bio360.net/news/show/4484.html

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

日前,新西兰奥克兰大学的研究人员最近设计出一种人造肌肉计算机,其采用最简单的通用图灵机设计,只要时间和内存足够,就能解决任何计算问题,并且也能“思考”。这为开发智能型仿真假体、能适应环境变化的柔软机器人铺平了道路。相关论文发表在最近出版的《应用物理快报》上。

1936年,阿兰·图灵证明,所有材质的计算机都具有相同的基础逻辑结构。人们熟悉的计算机大多是由硅半导体制成,其他还有用DNA、光等其他非传统材料制成的计算机。

这是首次用人造肌肉来建造计算机。研究人员表示,这样它们能直接而紧密地嵌入人造肌肉设备中,让这些设备像有了生命一样灵活反应。虽然目前计算机还有很多坚硬部分,但本质上是弹性柔软的,且能与传统的计算方法相匹敌。

人造肌肉计算机仿照斯蒂芬·沃尔弗拉姆的2,3图灵机结构制成,有一个读写头能阅读存储在带子上的符号,然后根据该符号和自身状态(0或1)按照编好的一套指令来确定下一步该写入或存储什么。2,3图灵机是已知的最简单通用机型,对人造肌肉材料来说非常理想。理论上只要13条肌肉,就能解决任何计算问题。

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

人造肌肉能通过舒张和收缩,执行多种计算过程所涉及的机械运动。比如肌肉把滑动子推到合适位置、编制指令表等。在演示例子中,肌肉舒张时会按下开关通电。目前的人造肌肉计算机很大(约1立方米)也很慢(0.15赫兹),但在测试输入时,能输出正确的计算序列。

人造肌肉也能计算和“思考”,通过感知、计算、移动,人造肌肉会让这些设备适应复杂多变的环境,就像真正的肌肉那样灵活反应。研究人员表示,章鱼有极其灵巧的触手,能以无限自由度操作。而章鱼解决这一问题是靠遍布手臂的分布式神经元。利用人造肌肉逻辑,将来我们也能让机器人做到这一点。

了解更多:

An artificial muscle computer

Appl. Phys. Lett. 13 March 2013 | doi:10.1063/1.4793648

We have built an artificial muscle computer based on Wolfram’s “2, 3” Turing machine architecture, the simplest known universal Turing machine. Our computer uses artificial muscles for its instruction set, output buffers, and memory write and addressing mechanisms. The computer is very slow and large (0.15 Hz, ∼1 m3); however by using only 13 artificial muscle relays, it is capable of solving any computable problem given sufficient memory, time, and reliability. The development of this computer shows that artificial muscles can think—paving the way for soft robots with reflexes like those seen in nature.

 

编辑: koo

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

转载自:http://www.bio360.net/news/show/4484.html

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

日前,新西兰奥克兰大学的研究人员最近设计出一种人造肌肉计算机,其采用最简单的通用图灵机设计,只要时间和内存足够,就能解决任何计算问题,并且也能“思考”。这为开发智能型仿真假体、能适应环境变化的柔软机器人铺平了道路。相关论文发表在最近出版的《应用物理快报》上。

1936年,阿兰·图灵证明,所有材质的计算机都具有相同的基础逻辑结构。人们熟悉的计算机大多是由硅半导体制成,其他还有用DNA、光等其他非传统材料制成的计算机。

这是首次用人造肌肉来建造计算机。研究人员表示,这样它们能直接而紧密地嵌入人造肌肉设备中,让这些设备像有了生命一样灵活反应。虽然目前计算机还有很多坚硬部分,但本质上是弹性柔软的,且能与传统的计算方法相匹敌。

人造肌肉计算机仿照斯蒂芬·沃尔弗拉姆的2,3图灵机结构制成,有一个读写头能阅读存储在带子上的符号,然后根据该符号和自身状态(0或1)按照编好的一套指令来确定下一步该写入或存储什么。2,3图灵机是已知的最简单通用机型,对人造肌肉材料来说非常理想。理论上只要13条肌肉,就能解决任何计算问题。

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

人造肌肉能通过舒张和收缩,执行多种计算过程所涉及的机械运动。比如肌肉把滑动子推到合适位置、编制指令表等。在演示例子中,肌肉舒张时会按下开关通电。目前的人造肌肉计算机很大(约1立方米)也很慢(0.15赫兹),但在测试输入时,能输出正确的计算序列。

人造肌肉也能计算和“思考”,通过感知、计算、移动,人造肌肉会让这些设备适应复杂多变的环境,就像真正的肌肉那样灵活反应。研究人员表示,章鱼有极其灵巧的触手,能以无限自由度操作。而章鱼解决这一问题是靠遍布手臂的分布式神经元。利用人造肌肉逻辑,将来我们也能让机器人做到这一点。

了解更多:

An artificial muscle computer

Appl. Phys. Lett. 13 March 2013 | doi:10.1063/1.4793648

We have built an artificial muscle computer based on Wolfram’s “2, 3” Turing machine architecture, the simplest known universal Turing machine. Our computer uses artificial muscles for its instruction set, output buffers, and memory write and addressing mechanisms. The computer is very slow and large (0.15 Hz, ∼1 m3); however by using only 13 artificial muscle relays, it is capable of solving any computable problem given sufficient memory, time, and reliability. The development of this computer shows that artificial muscles can think—paving the way for soft robots with reflexes like those seen in nature.

 

编辑: koo

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

转载自:http://www.bio360.net/news/show/4484.html

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

日前,新西兰奥克兰大学的研究人员最近设计出一种人造肌肉计算机,其采用最简单的通用图灵机设计,只要时间和内存足够,就能解决任何计算问题,并且也能“思考”。这为开发智能型仿真假体、能适应环境变化的柔软机器人铺平了道路。相关论文发表在最近出版的《应用物理快报》上。

1936年,阿兰·图灵证明,所有材质的计算机都具有相同的基础逻辑结构。人们熟悉的计算机大多是由硅半导体制成,其他还有用DNA、光等其他非传统材料制成的计算机。

这是首次用人造肌肉来建造计算机。研究人员表示,这样它们能直接而紧密地嵌入人造肌肉设备中,让这些设备像有了生命一样灵活反应。虽然目前计算机还有很多坚硬部分,但本质上是弹性柔软的,且能与传统的计算方法相匹敌。

人造肌肉计算机仿照斯蒂芬·沃尔弗拉姆的2,3图灵机结构制成,有一个读写头能阅读存储在带子上的符号,然后根据该符号和自身状态(0或1)按照编好的一套指令来确定下一步该写入或存储什么。2,3图灵机是已知的最简单通用机型,对人造肌肉材料来说非常理想。理论上只要13条肌肉,就能解决任何计算问题。

研究人员利用人造肌肉构建图灵计算机

人造肌肉能通过舒张和收缩,执行多种计算过程所涉及的机械运动。比如肌肉把滑动子推到合适位置、编制指令表等。在演示例子中,肌肉舒张时会按下开关通电。目前的人造肌肉计算机很大(约1立方米)也很慢(0.15赫兹),但在测试输入时,能输出正确的计算序列。

人造肌肉也能计算和“思考”,通过感知、计算、移动,人造肌肉会让这些设备适应复杂多变的环境,就像真正的肌肉那样灵活反应。研究人员表示,章鱼有极其灵巧的触手,能以无限自由度操作。而章鱼解决这一问题是靠遍布手臂的分布式神经元。利用人造肌肉逻辑,将来我们也能让机器人做到这一点。

了解更多:

An artificial muscle computer

Appl. Phys. Lett. 13 March 2013 | doi:10.1063/1.4793648

We have built an artificial muscle computer based on Wolfram’s “2, 3” Turing machine architecture, the simplest known universal Turing machine. Our computer uses artificial muscles for its instruction set, output buffers, and memory write and addressing mechanisms. The computer is very slow and large (0.15 Hz, ∼1 m3); however by using only 13 artificial muscle relays, it is capable of solving any computable problem given sufficient memory, time, and reliability. The development of this computer shows that artificial muscles can think—paving the way for soft robots with reflexes like those seen in nature.

 

编辑: koo

濒死体验能更生动感知曾发生事件 比现实还真实

转载自:http://www.cnbeta.com/articles/231905.htm

比利时列日大学研究人员通过实验证明,濒死经历期间的生理机制会导致个体更生动地感知曾想象的事件和生活中曾经发生过的真实事件。这个通过独创方法获得的惊人研究结果已经发表在了《PLOS ONE》上。 看见强光、通过一条隧道、感觉到生命终结或者灵魂离开了身体等这些都是濒死经历的显著特征。

 

http://img.cnbeta.com/newsimg/130330/13104201931812715.jpg

这些感受是心灵的产物,还是心理防御机制,亦或是幻 觉?新闻中总不乏这类报道,而人们对这种现象也有着不同的理解。从科学角度而言,这样的经历很难理解,因为它在毫无预兆情况下形成,这也使得实时研究这种 现象几乎不可能。因此,列日大学研究人员尝试了一种独创方法。

列日大学昏迷科学组和认知心理学研究部门的研究员首先假设——“如果濒死经历的记忆纯粹是想象的产物,那么它们的现象特征(知觉、自我指示、情 感等)应该和那些想象记忆的现象特征接近”,相反地,如果临近死亡经历方式类似于现实事件经历方式,那么它们的现象特征应该类似于现实事件记忆的现象特 征。

研究人员对比了三组曾经历过昏迷的病人和一组健康志愿者的反馈信息。他们制作了旨在评估不同记忆的现象特征的调查问卷,然后在这些调查问卷的帮 助下研究了濒死经历记忆、真实事件记忆和想象事件记忆。结果令人惊讶——濒死经历记忆的现象特征不仅与想象事件记忆的现象特征不相似,而且其包含的真实事 件记忆固有现象特征要比真实事件记忆的现象特征还多。

濒死体验能更生动感知曾发生事件 比现实还真实

濒死体验能更生动感知曾发生事件 比现实还真实

转载自:http://www.cnbeta.com/articles/231905.htm

比利时列日大学研究人员通过实验证明,濒死经历期间的生理机制会导致个体更生动地感知曾想象的事件和生活中曾经发生过的真实事件。这个通过独创方法获得的惊人研究结果已经发表在了《PLOS ONE》上。 看见强光、通过一条隧道、感觉到生命终结或者灵魂离开了身体等这些都是濒死经历的显著特征。

 

http://img.cnbeta.com/newsimg/130330/13104201931812715.jpg

这些感受是心灵的产物,还是心理防御机制,亦或是幻 觉?新闻中总不乏这类报道,而人们对这种现象也有着不同的理解。从科学角度而言,这样的经历很难理解,因为它在毫无预兆情况下形成,这也使得实时研究这种 现象几乎不可能。因此,列日大学研究人员尝试了一种独创方法。

列日大学昏迷科学组和认知心理学研究部门的研究员首先假设——“如果濒死经历的记忆纯粹是想象的产物,那么它们的现象特征(知觉、自我指示、情 感等)应该和那些想象记忆的现象特征接近”,相反地,如果临近死亡经历方式类似于现实事件经历方式,那么它们的现象特征应该类似于现实事件记忆的现象特 征。

研究人员对比了三组曾经历过昏迷的病人和一组健康志愿者的反馈信息。他们制作了旨在评估不同记忆的现象特征的调查问卷,然后在这些调查问卷的帮 助下研究了濒死经历记忆、真实事件记忆和想象事件记忆。结果令人惊讶——濒死经历记忆的现象特征不仅与想象事件记忆的现象特征不相似,而且其包含的真实事 件记忆固有现象特征要比真实事件记忆的现象特征还多。

濒死体验能更生动感知曾发生事件 比现实还真实

濒死体验能更生动感知曾发生事件 比现实还真实

转载自:http://www.cnbeta.com/articles/231905.htm

比利时列日大学研究人员通过实验证明,濒死经历期间的生理机制会导致个体更生动地感知曾想象的事件和生活中曾经发生过的真实事件。这个通过独创方法获得的惊人研究结果已经发表在了《PLOS ONE》上。 看见强光、通过一条隧道、感觉到生命终结或者灵魂离开了身体等这些都是濒死经历的显著特征。

 

http://img.cnbeta.com/newsimg/130330/13104201931812715.jpg

这些感受是心灵的产物,还是心理防御机制,亦或是幻 觉?新闻中总不乏这类报道,而人们对这种现象也有着不同的理解。从科学角度而言,这样的经历很难理解,因为它在毫无预兆情况下形成,这也使得实时研究这种 现象几乎不可能。因此,列日大学研究人员尝试了一种独创方法。

列日大学昏迷科学组和认知心理学研究部门的研究员首先假设——“如果濒死经历的记忆纯粹是想象的产物,那么它们的现象特征(知觉、自我指示、情 感等)应该和那些想象记忆的现象特征接近”,相反地,如果临近死亡经历方式类似于现实事件经历方式,那么它们的现象特征应该类似于现实事件记忆的现象特 征。

研究人员对比了三组曾经历过昏迷的病人和一组健康志愿者的反馈信息。他们制作了旨在评估不同记忆的现象特征的调查问卷,然后在这些调查问卷的帮 助下研究了濒死经历记忆、真实事件记忆和想象事件记忆。结果令人惊讶——濒死经历记忆的现象特征不仅与想象事件记忆的现象特征不相似,而且其包含的真实事 件记忆固有现象特征要比真实事件记忆的现象特征还多。

濒死体验能更生动感知曾发生事件 比现实还真实

科学家设计出可在活细胞内进行计算的基因器件

转载自cnbeta:http://www.cnbeta.com/articles/231916.htm

日前,美国斯坦福大学的生物工程团队设计出一种基因器件,可在个体活细胞中像晶体管一样起作用,从而将计算从机械和电子带入到生物学活细胞领域。研究团队 在28日出版的《科学》杂志上详细描述了这种由遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)制成的生物晶体管,并称之为“转录器”。

 

Science:科学家设计出可在活细胞内进行计算的基因器件

研究人员表示,与晶体管和电子器件相类似,转录器是对基因逻辑进行放大的关键组成部分。转录器的创建将允许工程师们在活细胞内进行计算和记录。当细胞暴露于某些外部刺激或环境因素,就能按需打开和关闭。

在电子设备中,晶体管控制电子沿着电路流动。同样地,在生物设备中,转录器控制特定蛋白——RNA聚合酶沿着DNA链的流动。研究团队已利用该转录器创建出电子工程中熟知的逻辑门。研究人员将这种以转录器为基础的逻辑门称为“布尔聚合酶逻辑”(BIL)门。

所有的现代计算机尽管存在外在差异,但都具有3个共同的基本功能:信息的存储、传输和逻辑运算。基于转录器的门单独并不能构成一台计算机,但它们是可在单个活细胞内运行的生物计算机的第三个、也是最后一个器件。

在 生物环境中,逻辑的可能性像在电子学中一样是无限的。研究人员可测试一个给定细胞是否接触到任何数量的外部刺激,如葡萄糖和咖啡因的存在。BIL门将决定 是否将这些信息进行存储,如此即可简单地识别出细胞是否与外部刺激接触。同样,在某些因素下,也可告诉细胞开始或停止繁殖。将BIL门与研究团队的生物学 网络进行连接,就有可能实现从细胞到细胞的遗传信息交流,从而协调一组细胞的行为。

为了创建转录器和逻辑门,研究团队使用了经过仔细校准的 酶组合,其能控制RNA聚合酶沿着DNA链的流动。DNA相当于电线,RNA聚合酶相当于电子。对6个基本逻辑门的设计和构建是基于2种丝氨酸重组酶的活 性基础之上的。每个逻辑门由3个基因组成:2个为编码输入的基因,一个为输出基因,该基因含有不同的转录控制元件(启动子,终止子),而这些转录控制元件 在其侧面上具有重组酶识别位点。

该转录器获得了介于生物学晶体管和半导体晶体管之间的一些类似重要功能:信号放大。聚合酶表达的微小变化,即可引起其他两个基因表达的很大变化。此一结果或将成为构建更大、更复杂基因电路的进身之阶。(Via 生物360

科学家设计出可在活细胞内进行计算的基因器件

转载自cnbeta:http://www.cnbeta.com/articles/231916.htm

日前,美国斯坦福大学的生物工程团队设计出一种基因器件,可在个体活细胞中像晶体管一样起作用,从而将计算从机械和电子带入到生物学活细胞领域。研究团队 在28日出版的《科学》杂志上详细描述了这种由遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)制成的生物晶体管,并称之为“转录器”。

 

Science:科学家设计出可在活细胞内进行计算的基因器件

研究人员表示,与晶体管和电子器件相类似,转录器是对基因逻辑进行放大的关键组成部分。转录器的创建将允许工程师们在活细胞内进行计算和记录。当细胞暴露于某些外部刺激或环境因素,就能按需打开和关闭。

在电子设备中,晶体管控制电子沿着电路流动。同样地,在生物设备中,转录器控制特定蛋白——RNA聚合酶沿着DNA链的流动。研究团队已利用该转录器创建出电子工程中熟知的逻辑门。研究人员将这种以转录器为基础的逻辑门称为“布尔聚合酶逻辑”(BIL)门。

所有的现代计算机尽管存在外在差异,但都具有3个共同的基本功能:信息的存储、传输和逻辑运算。基于转录器的门单独并不能构成一台计算机,但它们是可在单个活细胞内运行的生物计算机的第三个、也是最后一个器件。

在 生物环境中,逻辑的可能性像在电子学中一样是无限的。研究人员可测试一个给定细胞是否接触到任何数量的外部刺激,如葡萄糖和咖啡因的存在。BIL门将决定 是否将这些信息进行存储,如此即可简单地识别出细胞是否与外部刺激接触。同样,在某些因素下,也可告诉细胞开始或停止繁殖。将BIL门与研究团队的生物学 网络进行连接,就有可能实现从细胞到细胞的遗传信息交流,从而协调一组细胞的行为。

为了创建转录器和逻辑门,研究团队使用了经过仔细校准的 酶组合,其能控制RNA聚合酶沿着DNA链的流动。DNA相当于电线,RNA聚合酶相当于电子。对6个基本逻辑门的设计和构建是基于2种丝氨酸重组酶的活 性基础之上的。每个逻辑门由3个基因组成:2个为编码输入的基因,一个为输出基因,该基因含有不同的转录控制元件(启动子,终止子),而这些转录控制元件 在其侧面上具有重组酶识别位点。

该转录器获得了介于生物学晶体管和半导体晶体管之间的一些类似重要功能:信号放大。聚合酶表达的微小变化,即可引起其他两个基因表达的很大变化。此一结果或将成为构建更大、更复杂基因电路的进身之阶。(Via 生物360

科学家设计出可在活细胞内进行计算的基因器件

转载自cnbeta:http://www.cnbeta.com/articles/231916.htm

日前,美国斯坦福大学的生物工程团队设计出一种基因器件,可在个体活细胞中像晶体管一样起作用,从而将计算从机械和电子带入到生物学活细胞领域。研究团队 在28日出版的《科学》杂志上详细描述了这种由遗传物质DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)制成的生物晶体管,并称之为“转录器”。

 

Science:科学家设计出可在活细胞内进行计算的基因器件

研究人员表示,与晶体管和电子器件相类似,转录器是对基因逻辑进行放大的关键组成部分。转录器的创建将允许工程师们在活细胞内进行计算和记录。当细胞暴露于某些外部刺激或环境因素,就能按需打开和关闭。

在电子设备中,晶体管控制电子沿着电路流动。同样地,在生物设备中,转录器控制特定蛋白——RNA聚合酶沿着DNA链的流动。研究团队已利用该转录器创建出电子工程中熟知的逻辑门。研究人员将这种以转录器为基础的逻辑门称为“布尔聚合酶逻辑”(BIL)门。

所有的现代计算机尽管存在外在差异,但都具有3个共同的基本功能:信息的存储、传输和逻辑运算。基于转录器的门单独并不能构成一台计算机,但它们是可在单个活细胞内运行的生物计算机的第三个、也是最后一个器件。

在 生物环境中,逻辑的可能性像在电子学中一样是无限的。研究人员可测试一个给定细胞是否接触到任何数量的外部刺激,如葡萄糖和咖啡因的存在。BIL门将决定 是否将这些信息进行存储,如此即可简单地识别出细胞是否与外部刺激接触。同样,在某些因素下,也可告诉细胞开始或停止繁殖。将BIL门与研究团队的生物学 网络进行连接,就有可能实现从细胞到细胞的遗传信息交流,从而协调一组细胞的行为。

为了创建转录器和逻辑门,研究团队使用了经过仔细校准的 酶组合,其能控制RNA聚合酶沿着DNA链的流动。DNA相当于电线,RNA聚合酶相当于电子。对6个基本逻辑门的设计和构建是基于2种丝氨酸重组酶的活 性基础之上的。每个逻辑门由3个基因组成:2个为编码输入的基因,一个为输出基因,该基因含有不同的转录控制元件(启动子,终止子),而这些转录控制元件 在其侧面上具有重组酶识别位点。

该转录器获得了介于生物学晶体管和半导体晶体管之间的一些类似重要功能:信号放大。聚合酶表达的微小变化,即可引起其他两个基因表达的很大变化。此一结果或将成为构建更大、更复杂基因电路的进身之阶。(Via 生物360

国际千克单位标准将改为基于普朗克常数度量

[导读]由于密封在法国巴黎国际计量局(BIPM)三层玻璃罩内的国际千克原器质量发生不明改变,世界最重要计量标准单位——千克将转变为量子物理制,以解决当前面临的困境。

国际千克单位标准将改为基于普朗克常数度量

国际千克原器(作为一千克的基准)

国际千克原器由铂铱合金(90%的铂,10%的铱)制成,用于规定全世界的“千克”。自1889年以来,人们曾认为它像恒星一样恒久不变,但到了1992年,它的质量却发生了变化。经与其他“千克”原器相比,国际千克原器变化了大约50微克,相当于一个直径0.4毫米的小沙粒。BIPM质量部主管艾伦·皮卡德说:“确切地说,我们无法确定它的质量是多了还是少了。这一变化可能是由于表面影响,失去了表面原子或结合了污染物。”

这个变化给物理学家带来了巨大的理论挑战,尤其是对那些需要精确测量的复杂实验而言。因此国际单位(SI)委员会决定淘汰千克原器,在今年10月21日召开的第24届国际计量大会上,同意用一个基于普朗克常数的固定值来代替“千克”。普朗克常数用字母“h”来表示,相当于两个粒子能够交换的最小能量包或称量子。

大会还表示,在2014年之前“将不会采用这一常数”,此之前还将通过实验评估测量技术的精确性,以确保精确度在亿分之二以内。如果今后用普朗克常数来表示质量,日常生活不会受到任何影响,比如要买500毫克阿司匹林、半公斤胡萝卜或一艘5万吨的游船,千克仍然是千克。然而,这一变化会即刻对专业实验室的高精检测产生重大影响。

从日常生活到工程设计、科学研究和工商贸易,“千克”是用得最广的度量单位之一。SI中有7个“基本单位”:千克、米、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉,分别用于测量质量、长度、时间、电流强度、温度、物质的量和发光强度。1983年,国际单位“米”被光速基本常数(c)所取代,即光在真空中1/c秒内所经路程的长度,从此国际米原器作为纪念品而保存。“千克”是国际单位制(SI)的基石,也是最后一个由物质材料来定义的单位。