Японцы собрали процессор, работающий на крабах

Японцы собрали процессор, работающий на крабах
Ученые Университета Кобе в Японии собрали процессор, работающий на крабах. Сама микросхема представляет собой коридоры, по которым запускают крабов. Из коридоров есть выходы. Они служат для выполнения определенных команд. Если выход закрыт — команда не выполняется, и наоборот.

Японские ученые разработали это аппаратное обеспечение для криминалистов, решающих технические вопросы, и для докторов, занятых в изучении нервной системы. Эта разработка ученых доказывает, что в программировании можно использовать любой процесс, даже бег крабов по коридорам.

Ранее американские ученые сконструировали процессор, работающий на бильярдах, напоминает РИА Новости. После в Великобритании был собран компьютер, для работы которого нужен был особый вид гриба. Японский процессор уникален тем, что впервые живое существо использовано для решения двоичных задач.

Японцы собрали процессор, работающий на крабах

Ученые из Японии построили такой компьютер, в котором вычисления осуществляются при помощи крабов. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте > arxiv.org/abs/1204.1749

Robust Soldier Crab Ball Gate

Yukio-Pegio Gunji, Yuta Nishiyama, Andrew Adamatzky

(Submitted on 8 Apr 2012)

Soldier crabs Mictyris guinotae exhibit pronounced swarming behaviour. The swarms of the crabs tolerant of perturbations. In computer models and laboratory experiments we demonstrate that swarms of soldier crabs can implement logical gates when placed in a geometrically constrained environment.

В рамках работы японские ученые задались вопросом практической реализации так называемого бильярдного компьютера. В такой теоретической машине вычисления основаны на динамике бильярдов — конечного набора шаров, которые движутся в некотором геометрическом окружении (например, по бильярдному столу сложной формы). При столкновении шары разлетаются по законам физики. В простейшем случае данные кодируются начальными положениями и скоростями шаров.

Вместо шаров ученые предложили использовать стайки крабов Mictyris guinotae. Сначала специалисты смоделировали движение ракообразных на компьютере — правила перемещения были достаточно простые: крабы в центре группы двигались туда, куда и их соседи, поэтому движением всей группы управляли только ракообразные по краям. Чтобы контролировать направление движения животных, ученые использовали обычную тень, которая имитировала тень от птиц — главных врагов крабов в естественной природе.

При встрече две группы крабов объединялись в одну (это их поведение эквивалентно движению динамики «мягких» бильярдных шаров), причем вектор скорости этой группы оказывается сонаправлен с суммой векторов скоростей двух исходных. Используя такую модель, ученые смогли построить на компьютере систему коридоров, в которых двигались крабы, реализующую простейшие логические операции — сложение (OR), умножение (AND) и отрицание (NOT). При этом наличие крабов в коридоре соответствовало единице, а отсутствие — нулю.

После тестирования японские ученые собрали действующую модель крабового компьютера с участием нескольких десятков ракообразных M. guinotae. Компьютер представлял собой систему коридоров с пластиковыми стенками. По словам исследователей, реализация логического сложения работала хорошо, в то время как логическое умножение функционировало довольно неустойчиво.

В настоящее время активно изучается вопрос создания нетрадиционных компьютеров (этот раздел науки именуется нетрадиционными вычислениями). Считается, что в перспективе японские компьютеры, основанные, например, на химических процессах, смогут выполнять некоторые вычисления эффективнее, чем традиционные.

Японцы собрали процессор, работающий на крабах
Итак, японские ученые создали процессор, который строит логические операции на передвижении крабов-солдатов вида Mictyris guinotae в ограниченном пространстве. Об этом была статья, опубликованная в электронной библиотеке Корнеллского университета.

Ранее британские ученые создали биочип, в котором вместо традиционных транзисторов «работал» гриб Physarum polycephalum и химический компьютер, в основе работы которого лежит кристаллизация ацетата натрия, в твердом состоянии известного как «горячий лед». Основой для этого исследования стали эксперименты, сделанные в 80-х годах американскими учеными Эдом Фридкиным и Томмазо Тоффоли, которые пытались построить вычисления на поведении бильярдных шаров.

Бильярдный процессор представлял собой пространство, в котором передвигались шары, информация кодировалась с помощью двух состояний системы — наличия и отсутствия шаров. Логическими операциями были «происшествия с последствиями»: столкновение шаров и последующее их движение с ускорением или нестолкновение и продолжение движения с то же скоростью.

Ученые из японского университета Кобе, следуя подобной логике, создали геометрически организованное пространство, в котором вместо шаров передвигались крабы. В таких условиях, как утверждают ученые, хаотические перемещения ракообразных, которые можно наблюдать в природе, подчинены порядку.

Крабовый процессор представляет собой коридорчики, по которым запускают животных. Для отработки функции «И» (AND) служит коридорчик с двумя входами и одним выходом, для функции «ИЛИ» (OR) — крестообразный лабиринт с двумя входами и тремя выходами. Эту систему можно программировать для баллистических задач, таких же, какие «решали» бильярдные шары. Таким образом, японские ученые, применив логику «процессора бильярдных шаров», впервые создали биофизическую среду для вычислений, когда единицами бинарной логики являются отдельные живые существа, а логические операции строятся на их перемещении в пространстве.

По мнению ученых, все естественные процессы могут быть использованы для программирования — то есть построения системы логических операций для решения некоторых задач. Как основу для вычислений можно использовать динамическую среду — такую, в которой что-нибудь происходит во времени и пространстве. При этом среда может быть любая — химическая, физическая или биологическая. Изменения среды можно представить как логические операции, после чего опираясь на них, программировать и вычислять.

Подобные «неконвенционные» процессоры способны решать пространственные задачи (например, по выходу из лабиринта), задачи из баллистики и работать в режиме так называемых нейросетевых вычислений. Исследования в этом направлении ведутся с 80-х годов XX века в надежде, что нетрадиционные способы исчисления помогут создать более энергоэффективные компьютеры, максимально приспособленные для решения узкоспециализированных задач. Может быть скоро на крабовый компьютер можно будет скачать joomla или устраивать с него интернет-серфинг. Кто знает…

Крабы-солдаты вида Mictyris guinotae распространены в мелких лагунах на побережьях островов Тихого океана и формируют большие колонии числом от нескольких сотен до нескольких сотен тысяч особей. Прежде чем помещать животных в лабораторные условия, ученые наблюдали за крабами в заливе Фунаура на японском острове Ириомоте и создали модель, отражающую взаимодействие между соседями по колонии и порядок «построения» особей при любых передвижениях. При нормальных условиях движение отдельных особей в колонии — непрерывное и хаотическое, оно напоминает роение насекомых, однако при наличии опасности колония действует сообща.

Ученые в своей статье подчеркивают, что ни один краб в процессе исследования не пострадал, не погиб и не получил увечий. Эксперименты занимали немного времени, после их завершения всех особей привезли в бухту Фунаура, и отпустили. © rbcdaily.ru, lenta.ru, ria.ru

Галерея фотографий на сайте miuki.info Люди Японии

Магазинчик MIUKIMIKADO.COM

Похожие записи на сайте miuki.info: