光量子計算機

細胞內(nèi)的葉綠素分子通過直接吸收光量子或間接通過捕光色素吸收光量子得到能量后，從基態(tài)（低能態(tài)）躍遷到激發(fā)態(tài)（高能態(tài)）。由于波長越短能量越高，故葉綠素分子吸收紅光后，電子躍遷到最低激發(fā)態(tài)；吸收藍光后，電子躍遷到比吸收紅光更高的能級（較高激發(fā)態(tài)）。處于較高激發(fā)態(tài)的葉綠素分子很不穩(wěn)定，在幾百飛秒（fs，1 fs=10－15 s）內(nèi)，通過振動弛豫向周圍環(huán)境輻射熱量，回到最低激發(fā)態(tài)（圖3.2）。最低激發(fā)態(tài)的葉綠素分子可以穩(wěn)定存在幾納秒（ns，1 ns=10－9 s）。

處于較低激發(fā)態(tài)的葉綠素分子可以通過幾種途徑釋放能量回到穩(wěn)定的基態(tài)。能量的釋放方式有如下幾種（圖3.3）（Campbell et al.，1998；Rohá?ek & Barták，1999；Malkin & Niyogi，2000）：1）重新放出一個光子，回到基態(tài)，即產(chǎn)生熒光。由于部分激發(fā)能在放出熒光光子之前以熱的形式逸散掉了，因此熒光的波長比吸收光的波長長，葉綠素熒光一般位于紅光區(qū)。2）不放出光子，直接以熱的形式耗散掉（非輻射能量耗散）。3）將能量從一個葉綠素分子傳遞到鄰近的另一個葉綠素分子，能量在一系列葉綠素分子之間傳遞，最后到達反應中心，反應中心葉綠素分子通過電荷分離將能量傳遞給電子受體，從而進行光化學反應。以上這3個過程是相互競爭的，往往是具有最大速率的過程處于支配地位。對許多色素分子來說，熒光發(fā)生在納秒級，而光化學發(fā)生在ps級，因此當光合生物處于正常的生理狀態(tài)時，天線色素吸收的光能絕大部分用來進行光化學反應，熒光只占很小的一部分。

活體細胞內(nèi)由于激發(fā)能從葉綠素b到葉綠素a的傳遞幾乎達到100%的效率，因此檢測不到葉綠素b熒光。在室溫下，絕大部分（約90%）的活體葉綠素熒光來自PSⅡ的天線色素系統(tǒng)，而且光合器官吸收的能量只有約3%～5%用于產(chǎn)生熒光（林世青，1996；Krause & Weis，1991）。

一部計算機表現(xiàn)出某種智能行為并不一定被認為它本身有智能。為了判定計算機是否具有智能，圖靈曾設計了一種測試方法，即有名的圖靈試驗。設想一個測試者用計算機終端分別與被測的人及計算機聯(lián)系（測試者不能直接看到被測人與計算機），如果從回答測試者問題的信息中不能正確區(qū)分被測者是人還是計算機，即把計算機當成人了，就應認為計算機具有智能。這是一種關于智能機的行為主義的觀點。以回答問題的能力做為具有智能的判據(jù)有一定局限性，因為人的智能涉及許多方面，有些智能如形象思維就不可以言傳。這種測試也難以反映自學習自適應能力。人們一方面追求用機器實現(xiàn)智能，另一方面又不大相信電子器件的自動開與關能實現(xiàn)人的思維。因此當一種實現(xiàn)智能應用的方法很有效時，往往認為這是一種已知的技術，與其他計算機程序運行沒什么不同，人們對于機器模擬人類思維的矛盾心理趨向于認為一個能工作的系統(tǒng)是有用的但不是真正有智能的。

實際上，智能計算機已經(jīng)成為一個動態(tài)的發(fā)展的概念，它始終處于不斷向前推進的計算機技術的前沿。人工智能的權威學者M.明斯基定義人工智能的任務是研究還沒有解決的計算機問題。這一觀點反映了人工智能與智能機研究有別于其他學科的顯著特點。智能應用問題往往沒有確定的求解算法而采用搜索的辦法，一旦人們對某一問題掌握了足夠豐富的知識，即已找到了不需要搜索的確定型算法，可以預見其行為與效果時，這個問題一般就不再認為是一個智能問題了。從應用的角度看，如果一項人工智能的研究成果已經(jīng)成熟并被廣泛采用，人們已經(jīng)了解它的運行機制，就不再把它視為智能技術了?？梢灶A言，目前被看成是智能計算機主要組成部分的知識庫在不久的將來就會像數(shù)據(jù)庫一樣被當成一般的計算機技術。因此，智能計算機與其看成是與傳統(tǒng)計算機完全不同的一種機器，還不如看成是帶動計算機不斷發(fā)展的一項高技術。這種壓力迫使從事智能計算機研究的科研人員必須不斷提出新概念、新方法，不斷攻克新的技術難關。

研制智能計算機的目的不是用計算機代替人的腦力勞動，而是充分發(fā)揮人和計算機各自的特長，形成互補、協(xié)調(diào)的人機合作環(huán)境。不怎么聰明的智能計算機可以使聰明的人更加聰明。在人機合作的和諧環(huán)境中，人主要負責提供涉及面很廣的常識和從事有創(chuàng)造性的工作，機器作為人的助手從事需要一定智能的其他工作。智能機往往是某些方面聰明過人而其他方面又十分愚笨，因此設計一個高效率高智商的人機協(xié)作智能系統(tǒng)必須合理地確定哪些事由人做，哪些事由機器做，而且要建立十分友好的人機對話界面。