未来程序员,我国学者制备出沸石棉纤维紧急止血救生衣

中国航天的技术高地:揭开长征火箭的基因密码
DNA计算机:未来程序员,拿试管“写”代码?
我国学者制备出沸石棉纤维紧急止血救生衣

新华社北京5月15日电题:这里是中国航天的“技术高地”——揭开跨越成长的基因密码

如今,无论在生活还是在工作中,我们都离不开计算机的帮忙。然而,随着大数据时代的到来,目前电子计算的并行运算速度和存储能力面临发展瓶颈,科学家开始寻找新的计算媒介。

新华社杭州5月17日电浙江大学化学系范杰教授团队用沸石棉纤维复合材料,制备出一件“紧急止血救生衣”。该救生衣外表与普通T恤没有区别,但能在关键时刻止住喷流的动脉血,为抢救生命赢得时间。该项成果日前发表于《自然·通讯》杂志。

新华社记者陈芳、胡喆

近日,加州理工学院的科学家研发出可广泛编程的DNA计算机,其有望完成多重计算任务,相关成果刊登在《自然》杂志上。

范杰介绍,失血过多是意外创伤致死的首要原因,大动脉出血则十分凶险。作为血液从心脏通往各个组织的交通要道,动脉内血液的流速可超过50厘米/秒。一旦发生破裂或损伤,在短时间内血液就会大量流失。

在天安门城楼正南约20公里处,有一块名叫“东高地”的区域。

那么,DNA计算机的原理是什么?与传统的电子计算机相比它有哪些优势?科技日报记者带着这些问题,采访了相关专家。

常见的沸石止血产品是一种粉状物,此前已被广泛用于重度出血时的院前急救。但沸石止血产品在使用时会产生高温,导致伤口灼烧,影响愈合。

这里,看似寻常,却是我国建立最早、规模最大的运载火箭研制基地,这里的学校、医院均以“航天”命名。

电子芯片发展遭遇物理极限

范杰对沸石止血产品进行了改造,将沸石材料植入棉纤维上,制备出柔性、安全、便捷的新型止血复合材料,并制作成衣物。在电子显微镜下可以看到,止血衣的一根根棉纤维上附着有许多小圆球,直径在5微米左右。

这里,走出了钱学森、任新民等数位“两弹一星”功勋科学家。从研究室到试验基地,从大漠风沙到瀚海惊涛,初心不改,矢志不渝。

在介绍“大神”DNA计算机前,我们要先讲讲它的“前辈”——电子计算机。

“沸石止血不是简单的物理吸附现象。我们发现,沸石能从血液中捕获并活化凝血酶,使其持续高效工作,从而大大增强人体本身的凝血机制。沸石棉纤维复合材料只需植入很少的沸石,就能够达到催化凝血的效果,避免使用时的高温灼伤和凝血酶失活问题。”范杰说。

这里,就是中国航天科技集团有限公司所属的中国运载火箭技术研究院。他们孕育的长征火箭经历了从无到有、从一箭一星到一箭多星、从发射卫星到发射载人飞船和月球探测器的重大跨越。近200次的发射任务背后有哪些惊心动魄的故事?跟随新华社记者走进它长征火箭,一同揭开长征火箭跨越成长的基因密码。

别看电子计算机能为我们解决很多难题,但对于一些难度较大的数学问题,它也束手无策。例如,哈密尔敦路径问题,即假定存在多座城市,计算机要规划出一条经每座城市且不重复的最短路线。当城市数量少时,电子计算机或许能在短时间内给出答案,但当城市数量多至100个时,电子计算机就会“忙不过来”,要找出这条路线或许需要数百年。

范杰表示,沸石棉纤维复合材料可制成用于不同伤口的止血产品,可成为户外运动、极限运动的保护装备,也可作为急救装备,在交通、地震等意外事故中发挥作用。

筑梦:长征火箭从这里诞生

在生活中,我们或许很少会遇到这类“烧脑”难题,但在大数据时代,由于数据存储量的激增,大体量计算任务也会随之增多。

一切向前走,都不能忘记走过的路;走得再远、走到再光辉的未来,也不能忘记走过的过去,不能忘记为什么出发。

“如今,传统电子计算机的算力逐渐接近‘天花板’,未来可能无法满足巨大的计算需求。”
厦门大学信息科学与技术学院教授刘向荣介绍道,为了提高计算机的运算速度,其内部电路的集成度会越来越高,芯片上的晶体管也会愈发密集。目前管道之间的距离约为10纳米,该距离一旦小于1纳米,就会出现问题。比如,电子在运动过程中将穿过晶体管壁,“乱成一锅粥”,无法再形成稳定有序的电路,致使计算无法正常进行。

1957年,苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星。那一年,火箭院组建成立。当时的中国,火箭事业几乎为零。

“按照摩尔定律的说法,集成电路上可容纳的元器件的数目每隔约18到24个月便会增加一倍。”刘向荣说。

1970年4月24日21时35分,酒泉卫星发射基地,随着操纵员按下发射的红色“点火”按钮,长征一号火箭喷吐着橘红色的火焰,伴随巨大轰鸣,托举东方红一号卫星徐徐升空。

不过随着芯片技术的不断发展,摩尔定律也逐渐遇到了物理法则的限制。目前,晶体管的体积已达到纳米级别,继续缩小的可能性正在变小,摩尔定律所预言的发展轨迹似乎已再难延续。

自长征一号火箭成功发射东方红一号卫星以来,长征系列运载火箭完成了以载人航天、月球探测、北斗组网为代表的一系列重大发射任务。

于是,部分科学家开始寻找能力更强大的、可突破目前电子计算机瓶颈的下一代计算机。

1965年1月,时任国防部五院副院长钱学森向国防科委提出“制定我国人造卫星研究计划”,受到了以周恩来为主任的中央专门委员会的高度重视。

利用生化反应在液体里进行计算

1966年5月,我国第一颗人造地球卫星定名为东方红一号,运载火箭定名为长征一号。

科学家将目光投向了生物领域,在那里寻找“后补选手”。

浩瀚星空寄托了中华民族对宇宙苍穹的无限向往。作为我国自主研制的首枚空间运载火箭,长征一号火箭便承载了中华民族长久以来的这份“航天梦”。

1994年,图灵奖获得者、美国科学家阿德拉曼提出基于生物化学反应机理的DNA计算模型,推开了DNA计算的大门。