以信息为燃料，引擎能“跑”多快？
Science_北京
不惧过往，不畏将来！05-13 13:56
加拿大西蒙弗雷泽大学（SFU）的研究人员设计了一种高速引擎。它利用信息作为燃料，可将微观粒子的随机振动转换为存储能量。
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eurekalert.org网站当地时间5月11日报道，加拿大西蒙弗雷泽大学（SFU）的研究人员设计了一种高速引擎。它利用信息作为燃料，可将微观粒子的随机振动转换为存储能量。研究人员表示，这款信息引擎有望推动计算机和生物纳米技术在成本和速度方面取得重大突破。相关研究成果刊登在本周的《美国国家科学院院刊》中。
SFU物理学教授JohnBechhoefer指出，研究人员对于如何快速、有效地将信息转化为“功”的理解，也许能为现实世界的信息引擎设计和创建提供借鉴。他说：“我们希望弄清楚信息引擎究竟能跑多快？能提取多少能量？为此，我们专门设计了这款引擎。”
早在150年前，科学家就已经提出了信息引擎的概念，但直到最近，这一概念才转化为现实。SFU物理学教授DavidSivak说：“通过系统地研究这台引擎，并配置正确的系统特性，我们将其性能提升了10倍左右，使之成为目前同类设备中的最佳。”
新款信息引擎主要由浸入水中的微观粒子组成。粒子与弹簧相连，弹簧本身则固定在一个可移动平台上。随后，研究人员观察到，粒子会受热运动影响，上下跳动。“当观察到粒子上弹时，我们会将平台相应向上移动。”博士生TusharSaha说，“当观察到下弹时，我们便按兵不动。最终，我们只利用粒子的位置信息就抬升了整个系统。”
通过重复上述过程，研究人员将粒子抬升到“极高的高度，从而储存了大量重力能”，而无需直接拉动粒子。Saha说：“在实验室内，我们用光学阱实现了信息引擎，它使用激光在粒子上产生一种作用力，模拟出弹簧和平台。”硕士生JosephLucero补充道：“在理论分析过程中，我们还发现了粒子质量与粒子反弹平均时间的有趣关系。虽然较重的粒子能存储更多重力能，但它们需要花费更长的时间才能向上移动。”
博士后研究员JannikEhrich说：“在此指引下，我们合理选择了粒子质量和其他引擎属性，最大限度地提高了引擎的能量提取速度。最终的结果超出了预期——新设计的信息引擎不仅具备了与活细胞分子机械力相当的动力，还达到了与快速游动的细菌相当的速率。”
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：0027-8424
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