新西兰科学家用人造肌肉构建图灵计算机

资料来源:奥布赖恩和安德森

根据物理学家组织网络3月29日(北京时间)的一份报告，新西兰奥克兰大学的科学家最近设计了一台人造肌肉计算机，它使用了最简单的通用图灵机设计。只要有足够的时间和内存，它可以解决任何计算问题并“思考”。这为能够适应环境变化的智能人工假体和柔性机器人的发展铺平了道路。相关论文发表在最近出版的《应用物理快报》上。

1936年，艾伦·图灵证明了由所有材料制成的计算机具有相同的基本逻辑结构。大多数熟悉的计算机是由硅半导*成的，其他的是由其他非传统材料制成的，如DNA和光。

"据我们所知，这是人工肌肉首次用于制造计算机。"作者之一，奥克兰大学的本杰明·马克·奥布赖恩说，“这样，它们可以直接紧密地嵌入到人造肌肉装置中，让这些装置像生命一样灵活反应。虽然我们的计算机目前仍有许多硬部件，但它本质上是灵活的，可以与传统的计算方法相匹配。”

人造肌肉计算机是以斯蒂芬·沃尔夫拉姆的2，3图灵机结构为模型的。读写头可以读取存储在磁带上的符号，然后根据该符号和它自己的状态(0或1)根据一组编程指令确定下一步要写什么或存储什么。2，3图灵机是已知最简单的通用机器，是人造肌肉材料的理想选择。理论上，解决任何计算问题只需要13块肌肉。

人工肌肉可以通过放松和收缩来完成各种计算过程中的机械运动。例如，肌肉将滑块推到适当的位置，并编辑指令列表。在演示示例中，当肌肉放松时，开关将被按下以通电。目前的人工肌肉计算机非常大(约1立方米)和慢(0.15赫兹)，但它可以输出正确的计算顺序时，测试输入。

人造肌肉也可以计算和“思考”。通过感知、计算和运动，人造肌肉可以使这些装置适应复杂多变的环境，并像真正的肌肉一样做出灵活的反应。奥布赖恩说，例如，章鱼有极其灵巧的触须，可以无限制地*活动。“章鱼通过在手臂上分布神经元来解决这个问题。使用人工肌肉逻辑，我们也可以让机器人在未来做到这一点。”

研究人员计划逐步实现这些目标。奥布莱恩说:“我们希望在未来将这项技术小型化，使其运行更快、更便携。开发更耐用的材料；实现计算机的整体软化；开发模拟结构；用内置计算机构建一个软机器人控制器。”

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《应用物理快报》发表论文摘要