微观的骨牌游戏

精品文档-下载后可编辑微观的骨牌游戏本期文章从一个游戏开始：假设有某副骨牌，骨牌上有四个点的花样，两个实心点，两个空心点，两个实心点相互间都非常排斥对方，

财富的骨牌效应50张骨牌的考验被推倒的价格骨牌女尸手里的骨牌人生的多米诺骨牌百度的骨牌在多米诺骨牌游戏中进一步培养大班幼儿的合作能力肺部感染――“多米诺骨牌”中的第一块“骨牌”电影《饥饿游戏》中人物眼神表达的微观之美撤并山村寄宿学校的骨牌效应下游企业的多米诺骨牌“美女经济”的多米诺骨牌多米诺骨牌后的麋鹿聊斋俚曲中的骨牌博戏探析有趣的多米诺骨牌(大班)有趣的多米诺骨牌（大班）别击倒孩子的“第一张骨牌”温州僵局：危险的多米诺骨牌婚姻里的多米诺骨牌踩踏――倒下的“多米诺骨牌”常见问题解答当前所在位置：l。

当最左面的骨牌设定为正（图中以数字1来代表，如图2），后面排列的骨牌就会自动跟着发生变化，因为每个实心点都“想”要离其他实心点更远，结果，每个骨牌都变成了“正”。这样，在左侧输入一个1，右侧得到也是一个1。若输入0，右侧得到的也是0，骨牌的行为仿佛是一段信号线。

如果将骨牌排列成某种特别的形状，可能会有出人意料的结果，如图3所示。

请注意，为了与其他实心点离得更远，最右面的骨牌的花样“很有策略”地变成了“负”。从逻辑上说，就是输入状态和输出状态正好相反。这些骨牌的行为，恰好就是逻辑非门。

如果将骨牌排成十字架形状，在左侧设置三个输入端，将右侧视为输出，变化就更多了，输出端结果是什么，取决于输入端哪个信号占多数，如果输入端0比较多，那么输出端就是0，如果输入端1比较多，那么输出端就是1。细想一下就能发现，其实只要将三个输入端中的一个，永远锚定为0或是1，那么这个“十字架”就能当作逻辑门的与门和或门来派用处。如图4所示。

有兴趣的朋友可以试着用一个与门和一个非门，组建出一个与非门（答案在本期找）与非门是一种完备（functionalcompleteness）的逻辑门，理论上说，即便没有其他逻辑门，只用若干个与非门就可以搭建出任何逻辑电路。

一直到这里，笔者才正式地告知大家，本文中所描述的“骨牌游戏”，实际上就是用量子点进行逻辑计算的最基本的原理，学术界称为量子点细胞自动机。量子点是一种尺寸在100纳米以下的半导体材料，而“骨牌游戏”中实心点和空心点的花样，实际上代表的是库仑力作用下的电荷分布状态。在当前硅半导体集成电路的发展受到尺寸和散热问题严重制约的时候，已经有越来越多的科技工将目光投向了尺寸只相当于几十个原子大小的量子点。至于今天在这里介绍的量子点自动机，最终是否会替代硅半导体集成电路成为未来计算机的基本组成部分，那就要等时间来验证了。

本期文章从一个游戏开始：假设有某副骨牌，骨牌上有四个点的花样，两个实心点，两个空心点，两个实心点相互间都非常排斥对方，它们之间的距离总是尽可能地远。所以，当人们观察骨牌的时候，就会发现骨牌上的两个实心点总是占据着对角线的两角，如图1所示。

不妨将左侧的牌称为“正”，右侧的牌称为“负”，单张的骨牌究竟是正是负，具有不确定性，但如果将许多骨牌并列挨在一起，并设定某张骨牌为“正”或“负”，由于实心点之间的“相互厌恶”，则会引发一系列连锁反应。第一张骨牌的花样会改变第二张骨牌的花样，第二张花样的改变又会影响第三张，以此类推。在现实生活中，很难找到会自己变花样的骨牌，所以这里就借助模拟器的帮助来进行实验，最简易的模拟器可在纽约州立大学水牛城分校的网站上找到，地址为：./Courses/ee340/applets/cellularautomata/cellularautomata.html。

当最左面的骨牌设定为正（图中以数字1来代表，如图2），后面排列的骨牌就会自动跟着发生变化，因为每个实心点都“想”要离其他实心点更远，结果，每个骨牌都变成了“正”。这样，在左侧输入一个1，右侧得到也是一个1。若输入0，右侧得到的也是0，骨牌的行为仿佛是一段信号线。

如果将骨牌排列成某种特别的形状，可能会有出人意料的结果，如图3所示。

请注意，为了与其他实心点离得更远，最右面的骨牌的花样“很有策略”地变成了“负”。从逻辑上说，就是输入状态和输出状态正好相反。这些骨牌的行为，恰好就是逻辑非门。

如果将骨牌排成十字架形状，在左侧设置三个输入端，将右侧视为输出，变化就更多了，输出端结果是什么，取决于输入端哪个信号占多数，如果输入端0比较多，那么输出端就是0，如果输入端1比较多，那么输出端就是1。细想一下就能发现，其实只要将三个输入端中的一个，永远锚定为0或是1，那么这个“十字架”就能当作逻辑门的与门和或门来派用处。如图4所示。

有兴趣的朋友可以试着用一个与门和一个非门，组建出一个与非门（答案在本期找）与非门是一种完备（functionalcompleteness）的逻辑门，理论上说，即便没有其他逻辑门，只用若干个与非门就可以搭建出任何逻辑电路。

一直到这里，笔者才正式地告知大家，本文中所描述的“骨牌游戏”，实际上就是用量子点进行逻辑计算的最基本的原理，学术界称为量子点细胞自动机。量子点是一种尺寸在100纳米以下的半导体材料，而“骨牌游戏”中实心点和空心点的花样，实际上代表的是库仑力作用下的电荷分布状态。在当前硅半导体