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隨著電子產(chǎn)品尺寸越來越接近傳統(tǒng)的尺寸極限，替換掉一直以來構(gòu)建電子器件模塊的硅基晶體管的需求也越來越迫切。

由自然界生命有機(jī)體進(jìn)化成能夠輕易執(zhí)行復(fù)雜功能的方式獲得靈感，來自英國杜倫大學(xué)和巴西圣保羅大學(xué)(University of São Paulo-USP)正在探索類似的“進(jìn)化”方式，用以制造信息處理器件。

在發(fā)表于AIP出版的應(yīng)用物理雜志(Journal of Applied Physics)上的文章中，研究團(tuán)隊(duì)介紹利用SWCNTs作為具有“非常規(guī)”計(jì)算能力的材料。通過研究材料的力學(xué)和電學(xué)性能，解釋SWCNT的濃度/黏度/導(dǎo)電性與復(fù)合材料計(jì)算能力之間的關(guān)系。

“我們的工作不是創(chuàng)建分立元件(數(shù)字電子晶體管)陣列電路，而是使用一種隨機(jī)無序材料，并將其‘訓(xùn)練’成可產(chǎn)生我們期望的輸出。”杜倫大學(xué)工程與計(jì)算科學(xué)系研究助理Mark /K. Massey如是說。

這一新興的研究領(lǐng)域被稱之為“材料的進(jìn)化(evolution-in-materio)”，這一詞最先由英國約克大學(xué)(University of York)Julian Miller創(chuàng)造。那么究竟什么是“材料的進(jìn)化”呢?這是一個(gè)融合了材料科學(xué)、工程學(xué)、以及計(jì)算科學(xué)的跨學(xué)科領(lǐng)域。雖然目前仍處于起步階段，但這個(gè)概念已經(jīng)表明，通過類似于自然進(jìn)化的方法，材料可以被訓(xùn)練成模擬電路，而不需要特別設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)。

“研究過程中，我們使用的材料是一種碳納米管和聚合物的混合物，它創(chuàng)建出一個(gè)復(fù)雜的電結(jié)構(gòu)。”Massey解釋道，“當(dāng)對(duì)材料施加電壓(或者說是刺激)，其電學(xué)性能發(fā)生變化。當(dāng)對(duì)材料施加正確的信號(hào)，它可以被訓(xùn)練或‘進(jìn)化’，從而執(zhí)行有用的功能。”

研究團(tuán)隊(duì)不希望他們的技術(shù)與硅基高速計(jì)算機(jī)形成競爭關(guān)系，而是一種技術(shù)互補(bǔ)。他表示，“更多的研究可以為電子設(shè)備的制備帶來新技術(shù)。”這種方法有望在“模擬信號(hào)處理或者是未來低功率、低成本器件”領(lǐng)域找到應(yīng)用。

除了追求目前材料進(jìn)化的方法以外，研究團(tuán)隊(duì)下一階段的研究重點(diǎn)將瞄準(zhǔn)“回路硬件”(hardware-in-the-loop)進(jìn)化。“這種激動(dòng)人心的方法可能會(huì)導(dǎo)致進(jìn)化電子領(lǐng)域進(jìn)一步的提升。”Massey如是說。

該團(tuán)隊(duì)的研究是由歐盟資助的Nanoscale Engineering for Novel Computation using Evolution項(xiàng)目的一部分。