新西兰科学家用人造肌肉构建图灵计算机

新西兰奥克兰大学科学家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。

“据我们所知，这是首次用人造肌肉来建造计算机。”论文作者之一、奥克兰大学的本杰明·马克·奥布赖恩说，“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。虽然目前我们的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。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。奥布赖恩说，比如章鱼，它们有极其灵巧的触手，能以无限自由度操作。“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。”

研究人员打算分步骤实现这些目标。奥布赖恩说：“将来我们想把技术微型化，让它运行更快、更便于携带；开发更持久耐用的材料；实现计算机整体软化；开发模拟结构；造出具有内置计算机的软体机器人控制器。”