[发明专利]化学操作的图灵机

说明书

发明领域

本公开涉及化学操作的图灵机(Turing machine)。

背景

通用图灵机在1936年由爱伦图灵设计。期望它模仿数学家的铅笔和纸操作(pencil-and-paper operation)。图灵机是一种计算模型，或通过一些也称作机器的“程序”的算法代表和进行给定计算的方式。图灵机在数学上和逻辑上与许多其它计算模型，如元胞自动机、神经网络和数字计算机等同。因为没有计算模型较图灵机更强大，所以当问题被称作“可计算的”时考虑使所意指的具体化。换言之，可写出算法的任何事都可由图灵机计算。图灵机已推进了关于计算的性质和极限的许多重要思想和原理的证明，如停机问题的不可判定性和不可计算的函数的存在。

虽然图灵机可被构建以执行任何可想象的的特定算法，但是建造解决每个新问题的物理机器是不实际的。幸运地，图灵机可被构建，其将来自另一个图灵机的描述和数据带作为输入，并在它自己的带上模拟那个图灵机。这样的图灵机称作通用图灵机(UTM)。个人计算机是良好地近似通用图灵机，因为它们运行的程序是特定算法和因此是特定图灵机的描述。然而，个人计算机不及UTM，因为它们的存储器不能在每当需要更多存储的时候被扩展。因此本领域存在对克服例如个人计算机的缺点并更密切地近似UTM的图灵机的需求。

概述

发明的第一方面是基于振荡化学反应的图灵机，该图灵机包括反应器，其包括包含反应物的反应物溶液；第一化学物质源，其提供选择量的第一化学物质；第二化学物质源，其提供选择量的第二化学物质；一个或多个控制器，其经连接以响应输入而控制来自第一和第二化学物质源的第一和第二化学物质的添加；和一个或多个传感器，其经安置以当控制器控制第一和第二化学物质源将选择量的各自第一和第二化学物质加入反应器时感测反应物中的变化，其中控制器接收对应于反应物状况的信号并将反应物的状况与作为输入函数计算的结果相关联。

发明的第二方面是如第一方面所限定的图灵机，其进一步包括将输入提供给控制器的带。

发明的第三方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中反应物变化的一个或多个传感器包括氧化还原传感器、pH传感器、温度传感器、压力传感器、紫外-可见光传感器或其组合。

发明的第四方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中第一化学物质包括氧化剂，以及第二化学物质包括还原剂。

发明的第五方面是第四方面的图灵机，其中氧化剂是溴酸根离子。

发明的第六方面是如发明的第四方面所限定的图灵机，其中还原剂是丙二酸。

发明的第七方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中反应器是连续搅拌的罐式反应器。

发明的第八方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中传感器包括分光计，其适合周期性地检测反应物溶液的颜色变化。

发明的第九方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中第一化学物质源和/或第二化学物质源包括滴定管或注射泵。

发明的第十方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中反应物包括能达到亚稳态(meta stable states)或振荡状态的化合物。

发明的第十一方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中反应物包括过渡金属络合物。

发明的第十二方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中过渡金属络合物是钌络合物、铈络合物、铁络合物或钴络合物。

发明的第十三方面是如发明的十二方面所限定的图灵机，其中钌络合物是三(二吡啶)钌(II)络合物。

发明的第十四方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中，如上所限定的图灵机的输入包括括弧或括弧串。

发明的第十五方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机，其中所述图灵机是括弧检验器。

发明的第十六方面是如先前方面中任何一个所限定的图灵机作为可编程化学计算机的中央处理单元的元件的应用。

发明的第十七方面是可编程化学计算机的中央处理单元，其包括如先前方面中任何一个所限定的一个或多个图灵机，或其适当的变型。

发明的第十八方面是包括中央处理单元的可编程化学计算机，所述中央处理单元包括如先前方面中任何一个所限定的一个或多个图灵机，或其适当的变型。