你有没有想过未来会怎样?你认为计算机能从过去学习并预测未来吗?当被问到这个问题时，我们大多数人都会想到先进的人工智能模型，但如果我们告诉你它可能以一种完全不同的方式发生呢?

想象一下一个水箱而不是传统的电路处理器。听起来可能很令人惊讶，一组研究人员已经建立了一个独特的模拟计算机，利用水波来预测混乱事件。他们的开创性工作发表在《欧洲物理快报》上，介绍了一种基于“储层计算”概念的小型概念验证计算机。

在他们的基准测试中，这台模拟计算机被证明在记忆输入数据和准确预测未来事件方面非常精通。在某些情况下，它的性能甚至超过了高性能数字计算机。但这一切是如何运作的呢?

想象两个人站在河边。其中一个只是把石头扔进水里。就叫他鲍勃吧。与此同时，另一方正在仔细观察，观察这种模式。不久之后，这个人就知道鲍勃接下来会扔哪块石头了。

蓄水池计算机模拟了发生在投掷者大脑中的推理过程。它们可以从过去的输入中学习来预测未来的事件。虽然水库计算机最初是使用神经网络提出的，这是一种受大脑神经元结构启发的计算机程序，但它们也可以使用简单的物理系统来构建。这些模拟计算机连续地表示数据，不像数字计算机以不连贯的二进制“零”和“一”状态表示数据。

数据的连续表示使模拟计算机能够比数字计算机更有效地模拟某些自然事件，特别是那些在混沌时间序列中发生的事件。为了理解这是如何工作的，想象一下过去一年的日降雨量记录和附近的一桶水。在这种情况下，桶成为我们的“计算储存库”。

我们把石头扔进桶里来模拟每天的降雨量。小石头代表小雨，大石头代表大雨。不下雨的时候，我们就不扔石头。每块石头都会产生水波，当它们在桶周围划动时，会相互作用。

在这个过程的最后，桶里的水的状态为我们提供了一个预测。如果波浪相互作用产生新的大波浪，我们就可以预测强降雨。另一方面，如果相互作用导致小波或相互抵消，我们应该期待只有小雨或根本没有雨。

水库计算机通过利用桶中波浪的演变来进行天气预报，这符合控制降雨模式和各种其他自然和社会经济过程的相同物理定律。因此，水库计算机具有预测金融市场和某些人类活动的潜力。

研究人员在他们的水库计算机中使用了紧凑的孤子波，这种波通常在浴室水槽或饮水机中观察到。在他们的装置中，一层薄薄的水流过一个稍微倾斜的金属板，一个小的电泵调节水流的速度来产生孤立的波。

在与研究人员之一安德烈·波托斯基的合作下，建立了一个数学模型，以更好地理解孤立波的物理特性。

展望未来，研究人员计划将他们的计算机小型化成微流控处理器，这种芯片的工作原理与智能手机中的硅芯片类似。这种微流体储层计算机可以为气候变化、森林大火和金融市场提供可靠的长期预测。此外，与目前的超级计算机相比，它可以以更低的成本和更广泛的可访问性做到这一点。

一些理论研究表明，孤子——在传播过程中自我保持恒定形状和速度的波——可以用作物理计算库，在这个概念中，为数字计算机设计的机器学习算法被表现出非线性动态行为的模拟物理系统所取代。本文提出并实验验证了一种新的储层计算(RC)系统，该系统首次采用在倾斜表面上流动的液膜表面传播的类孤波(SL)波。我们证明了SL波RC系统(SLRC)预测混沌时间序列的能力，也提供了实验证据，证明RC与非线性向量自回归技术相结合的可能性，不仅在计算机程序中，而且在物理系统中。