基于基本力的自然计算

受自然现象启发的著名计算示例是量子计算机和DNA计算机。

关于麦克斯韦定律或引力计算的潜力和/或局限性，人们知道什么？

也就是说，将自然界对麦克斯韦方程式或n体问题的“快速”解决方案直接纳入通用算法中吗？

目前尚不清楚基于自然力的“算法”意味着什么。可以说，量子计算机已经基于“自然原理”（不包括重力，但包括麦克斯韦方程组）运行。您的“自然算法”中的原子步骤是什么？如果您正在谈论服用$n$体系统并让其“进化”以执行计算，您将如何测量其运行时间？

尽管如此，Roger Brockett还是在80年代做了一些有趣的工作，将排序和线性编程视为动力系统的解决方案。

目前，量子计算是已经通过实验实现的，基于已知物理学的最强大的计算模型，可以有效地模拟麦克斯韦方程组以及您在日常生活中遇到的几乎所有其他物理现象。正如其他人提到的那样，对此的一个例外是允许将一般时空作为广义相对论的解。

可以访问诸如曲线之类的封闭时间的计算机的计算能力引起了很多兴趣。但是，绝对没有证据表明它们存在于自然界或可以人为创造。因此，尽管有一些潜在的有趣的计算模型以某种形式包含广义相对论，但人们对是否可以实现这样的模型存在极大的怀疑，在我们拥有最通用的物理计算模型之前，我们需要一个可靠的量子引力理论。

此外，广义相对论的有趣特征往往只出现在高曲率区域，这与我们所居住的时空几乎平坦的区域有很大不同，而相对论在这种平坦的（ish）空间中的影响没有任何计算优势。

对于引力，人们对“相对论计算”颇有兴趣，它使用时空结构以某种方式加快了计算速度。一些想法包括Malament-Hogarth时空和通过黑洞进行计算：通过计算启动计算机，例如，确定Goldbach猜想（通过寻找反例），然后将自己陷入黑洞。无限时间可以让计算机在漏洞外寻找反例，但这只是您在内部的有限时间，因此，如果您在某个截止日期之前没有收到反例的信号，则“知道”不存在反例。

您可能还会对物理和计算研讨会感兴趣。

这是对您的问题的一种解释，您可能想要也可能没有打算，但我有一个答案。

计算机显然是真正的物理设备，因此可以通过物理定律建模。但是，我们并没有使用将真实计算机描述为计算模型所需的物理定律，因为它太复杂了。为了建立计算模型，我们定义了诸如图灵机之类的东西，该东西足够简单以至于在数学上易于处理。但是，现在我们已经从物理世界中解开了模型，因为我们没有说图灵机的制造方式或驱动力的驱动力。

因此，我们可以设计一些简单的模型来捕获“计算”，但其基本规则本质上是物理的吗？我对此的回答是查看费曼关于计算的讲座：http : //www.amazon.com/Feynman-Lectures-Computation-Richard-P/dp/0738202967

他谈到了执行计算的许多不同的简单物理系统。例如，弗雷德金（Fredkin）和托菲（Toffoli）的台球模型（http://en.wikipedia.org/wiki/Billiard-ball_computer），其目的是明确考虑能源需求并设计可运行的计算机。任意多的步骤，所需的精力很少。特别是，关于可逆计算的章节中有很多这样的例子。

我们在实验室中对此问题进行了很多思考。例如，我们已经完成了一些关于化学反应网络进行计算的含义的工作：http : //www.dna.caltech.edu/DNAresearch_publications.html#DeterministicCRN和http://www.dna.caltech.edu /DNAresearch_publications.html#ComputationalCRN

我们还考虑如何种子晶体的形成可以进行计算：http://www.dna.caltech.edu/DNAresearch_publications.html#Simulations以及实际上是试图使它实验发生：HTTP：//www.dna.caltech .edu / DNAresearch_publications.html＃OrigamiSeed以及其他一些基于使用称为DNA链位移的物理现象进行计算的工作：http : //www.dna.caltech.edu/DNAresearch_publications.html#DNALogicCircuits

量子理论很好地捕捉了离散物体的概念。其他物理学理论则没有。