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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
分子計算是複雜自然現象的核心，分子有序序列中包含的資訊用於實現合成材料的功能或解釋環境，如生物學中的情況。這利用了大分子和數十億年自然進化的後見之明。但是，可以用小分子來實現計算嗎？如果是這樣，計算複雜度處於什麼級別？我們在此回顧該領域最近的工作，確定所有物理上可實現的計算自動機，從有限自動機 (FA)（例如邏輯門）到線性束縛自動機（LBA，具有有限磁帶的圖靈機）都可以使用振盪化學反應在實驗室中表示/組裝/構建。我們深入研究和討論這種完全由分子完成的計算形式所涉及的基本問題。我們以可程式有限磁帶圖靈機為例來說明它們的實現，該圖靈機使用 Belousov-Zhabotinsky 振盪化學能夠識別上下文敏感語言中的單字並拒絕該語言之外的單字。我們對代表機器語言中的單字的一系列化學物質的識別提供了新的解釋，作為「最大熵產生原理」的說明，並得出結論，Belousov-Zhabotinsky 圖靈機的單字辨識相當於自動機的極值熵產生。最後，我們提出一些建議，將上述內容應用於計算、聚合化學和其他科學領域的問題。