คอมพิวเตอร์เคมีหรือที่เรียกว่าคอมพิวเตอร์ปฏิกิริยา-การแพร่กระจายคอมพิวเตอร์เบลูซอฟ-ซาโบตินสกี ( BZ ) หรือคอมพิวเตอร์กูแวร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่ไม่ธรรมดาซึ่งใช้ "ซุป" เคมีกึ่งของแข็งเป็นพื้นฐาน โดยข้อมูลจะถูกแทนด้วยความเข้มข้นของสารเคมีที่แตกต่างกัน^{[ 1 ]} การคำนวณจะดำเนินการโดย ปฏิกิริยาเคมีที่ เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

เดิมทีปฏิกิริยาเคมีถูกมองว่าเป็นเพียงการเคลื่อนไหวไปสู่สมดุลที่เสถียร ซึ่งไม่ค่อยน่าสนใจสำหรับการคำนวณ แต่สิ่งนี้เปลี่ยนไปเมื่อบอริส เบลูซอฟนัก วิทยาศาสตร์ ชาวโซเวียต ค้นพบ ในช่วงทศวรรษ 1950 เขาได้สร้างปฏิกิริยาเคมีระหว่างเกลือและกรดต่าง ๆ ที่แกว่งไปมาระหว่างสีเหลืองและใส เนื่องจากความเข้มข้นของส่วนประกอบต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงขึ้นลงเป็นวัฏจักร ในขณะนั้นสิ่งนี้ถือว่าเป็นไปไม่ได้ เพราะดูเหมือนจะขัดกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ซึ่งกล่าวว่าในระบบปิดเอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ตามเวลา ทำให้ส่วนประกอบในส่วนผสมกระจายตัวออกไปจนกว่าจะถึงสมดุล และทำให้การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นเป็นไปไม่ได้ แต่การวิเคราะห์ทางทฤษฎีสมัยใหม่แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาที่ซับซ้อนเพียงพอสามารถประกอบด้วยปรากฏการณ์คลื่นได้โดยไม่ขัดกับกฎของธรรมชาติ^{[ 1 ] [ 2 ]} (การสาธิตที่มองเห็นได้โดยตรงที่น่าเชื่อถือเกิดขึ้นโดยอนาโทล ซาโบตินสกีด้วยปฏิกิริยาเบลูซอฟ-ซาโบตินสกีที่แสดงคลื่นสีเป็นเกลียว)

คุณสมบัติคลื่นของ ปฏิกิริยา BZหมายความว่ามันสามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลได้ในลักษณะเดียวกับคลื่นอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความจำเป็นต้องมีการคำนวณ ซึ่งทำโดยไมโครชิปแบบดั้งเดิมโดยใช้รหัสไบนารีในการส่งและเปลี่ยนแปลงเลขหนึ่งและศูนย์ผ่านระบบเกตตรรกะ ที่ซับซ้อน ในการคำนวณใดๆ ที่คิดได้นั้น เพียงแค่มีเกต NAND ก็เพียงพอ แล้ว (เกต NAND มีอินพุตสองบิต เอาต์พุตจะเป็น 0 ถ้าทั้งสองบิตเป็น 1 มิฉะนั้นจะเป็น 1) ในเวอร์ชันคอมพิวเตอร์เคมี เกตตรรกะจะถูกสร้างขึ้นโดยคลื่นความเข้มข้นที่ปิดกั้นหรือขยายซึ่งกันและกันในรูปแบบต่างๆ

ในปี พ.ศ. 2532 ได้มีการสาธิตให้เห็นว่าปฏิกิริยาเคมีที่ไวต่อแสงสามารถประมวลผลภาพได้^{[ 3 ]}ซึ่งนำไปสู่ความก้าวหน้าอย่างมากในสาขาการคำนวณทางเคมี แอนดรูว์ อดามัตซกีจากมหาวิทยาลัยเวสต์ออฟอิงแลนด์ได้สาธิตเกตตรรกะแบบง่ายโดยใช้กระบวนการปฏิกิริยา-การแพร่กระจาย^{[ 4 ​​]}นอกจากนี้ เขายังได้แสดงให้เห็นในเชิงทฤษฎีว่า "2 ⁺สื่อ" สมมุติฐานที่จำลองเป็นออโตมาตาเซลลูลาร์สามารถทำการคำนวณได้^{[ 5 ]} อดามัตซกีได้รับแรงบันดาลใจจากบทความเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการคำนวณโดยใช้ลูกบอลบนโต๊ะบิลเลียดเพื่อถ่ายทอดหลักการนี้ไปยังสารเคมี BZ และแทนที่ลูกบิลเลียดด้วยคลื่น: หากคลื่นสองลูกมาบรรจบกันในสารละลาย พวกมันจะสร้างคลื่นลูกที่สามซึ่งถูกบันทึกเป็น 1

หนึ่งในปัญหาของเทคโนโลยีรุ่นปัจจุบันคือความเร็วของคลื่น ซึ่งแพร่กระจายได้ในอัตราเพียงไม่กี่มิลลิเมตรต่อนาที ตามที่อดามาทสกีกล่าว ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการวางเกตให้ใกล้กันมาก เพื่อให้แน่ใจว่าสัญญาณจะถูกส่งผ่านได้อย่างรวดเร็ว อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือปฏิกิริยาเคมีแบบใหม่ที่ทำให้คลื่นแพร่กระจายได้เร็วกว่ามาก

ในปี 2014 ทีมงานนานาชาติที่นำโดยห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีวัสดุแห่งสหพันธรัฐสวิส (Empa) ได้พัฒนาระบบคำนวณทางเคมีขึ้น ระบบคำนวณทางเคมีนี้ใช้การคำนวณแรงตึงผิวที่ได้มาจากปรากฏการณ์ Marangoniโดยใช้เจลที่เป็นกรดเพื่อค้นหาเส้นทางที่มีประสิทธิภาพที่สุดระหว่างจุด A และ B ซึ่งเร็วกว่า ระบบ นำทางด้วยดาวเทียม แบบดั้งเดิม ที่พยายามคำนวณเส้นทางเดียวกัน^{[ 6 ] [ 7 ]}

ในปี 2015 นักศึกษาปริญญา โทจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดได้สร้างคอมพิวเตอร์โดยใช้สนามแม่เหล็กและหยดน้ำที่ผสมอนุภาคนาโน แม่เหล็ก ซึ่งแสดงให้เห็นถึงหลักการพื้นฐานบางประการของคอมพิวเตอร์เคมี^{[ 8 ] [ 9 ]}

ในปี 2015 นักศึกษา ของมหาวิทยาลัยวอชิงตันได้สร้างภาษาโปรแกรมสำหรับปฏิกิริยาเคมี (ซึ่งเดิมพัฒนาขึ้นสำหรับ การวิเคราะห์ DNA ) ^{[ 10 ] [ 11 ]}

ในปี 2017 นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดได้จดสิทธิบัตรเครื่องจักรทัวริงทางเคมีที่ทำงานโดยใช้พลวัตแบบไม่เชิงเส้นของปฏิกิริยาเบลูซอฟ-ซาโบตินสกี [ ^{12 ] ระบบ}ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นนั้นสามารถจดจำ ภาษา ประเภทที่ 1 ของชอมสกี ได้ โดยใช้ การพิจารณา พลังงานอิสระของกิบบส์งานนี้ได้รับการตีพิมพ์ในภายหลังในปี 2019 ซึ่งรวมถึงระบบสำหรับภาษาประเภทที่ 2 และประเภทที่ 3 ของชอมสกีด้วย^{[ 13 ]}

ในปี 2020 นักวิจัย จากมหาวิทยาลัยกลาสโกว์ได้สร้างคอมพิวเตอร์เคมีโดยใช้ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติและเครื่องกวนแม่เหล็กเพื่อควบคุมการสั่นของตัวกลาง BZ ด้วยวิธีนี้ พวกเขาสามารถคำนวณเกตตรรกะไบนารีและทำการจดจำรูปแบบได้^{[ 14 ]}

• ประตูตรรกะระดับโมเลกุล
• คอมพิวเตอร์
• การคำนวณควอนตัม
• การคำนวณด้วยดีเอ็นเอ
• การคำนวณทางชีวภาพ
• การคำนวณแบบอินทรีย์
• ฟลูอิดิกส์
• เครื่องรวมระบบน้ำ
• ประวัติศาสตร์ของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์
• 500 อันดับแรก
• ชีวเคมี
• พลศาสตร์ของไหล