新西蘭科學家用人造肌肉構建圖靈計算機

新西蘭奧克蘭大學科學家最近設計出一種人造肌肉計算機，其采用最簡單的通用圖靈機設計，只要時間和內存足夠，就能解決任何計算問題，并且也能“思考”。這為開發智能型仿真假體、能適應環境變化的柔軟機器人鋪平了道路。相關論文發表在最近出版的《應用物理快報》上。1936年，阿蘭·圖靈證明，所有材質的計算機都具有相同的基礎邏輯結構。人們熟悉的計算機大多是由硅半導體制成，其他還有用DNA、光等其他非傳統材料制成的計算機。

“據我們所知，這是首次用人造肌肉來建造計算機。”論文作者之一、奧克蘭大學的本杰明·馬克·奧布賴恩說，“這樣它們能直接而緊密地嵌入人造肌肉設備中，讓這些設備像有了生命一樣靈活反應。雖然目前我們的計算機還有很多堅硬部分，但本質上是彈性柔軟的，且能與傳統的計算方法相匹敵。”

人造肌肉計算機仿照斯蒂芬·沃爾弗拉姆的2,3圖靈機結構制成，有一個讀寫頭能閱讀存儲在帶子上的符號，然后根據該符號和自身狀態（0或1）按照編好的一套指令來確定下一步該寫入或存儲什么。2,3圖靈機是已知的最簡單通用機型，對人造肌肉材料來說非常理想。理論上只要13條肌肉，就能解決任何計算問題。人造肌肉能通過舒張和收縮，執行多種計算過程所涉及的機械運動。比如肌肉把滑動子推到合適位置、編制指令表等。在演示例子中，肌肉舒張時會按下開關通電。目前的人造肌肉計算機很大（約1立方米）也很慢（0.15赫茲），但在測試輸入時，能輸出正確的計算序列。

人造肌肉也能計算和“思考”，通過感知、計算、移動，人造肌肉會讓這些設備適應復雜多變的環境，就像真正的肌肉那樣靈活反應。奧布賴恩說，比如章魚，它們有極其靈巧的觸手，能以無限自由度操作。“章魚解決這一問題是靠遍布手臂的分布式神經元。利用人造肌肉邏輯，將來我們也能讓機器人做到這一點。”

研究人員打算分步驟實現這些目標。奧布賴恩說：“將來我們想把技術微型化，讓它運行更快、更便于攜帶；開發更持久耐用的材料；實現計算機整體軟化；開發模擬結構；造出具有內置計算機的軟體機器人控制器。”