Kompiuterių mokslininkai sukuria korinio automato superkoliderį

Vienas iš ankstyviausių atradimų Gyvybės žaidimas buvo sklandytuvas, savaime besitęsiantis modelis, kuris korinio automato tinkleliu juda įstrižai.

Sklandytuvai svarbūs, nes perduoda informaciją šiame virtualiame pasaulyje. Jie taip pat daro įdomių dalykų. Kai sklandytuvai susiduria, jie gali sudaryti sudėtingesnius objektus, tokius kaip sklandytuvai. Kai jie atsitrenkia į kitus objektus, jie gali juos stumti arba tempti.

Tiesą sakant, sklandytuvai gali būti išdėstyti taip, kad apdorotų informaciją, pavyzdžiui, loginius vartus. Kompiuterių mokslininkai netruko įrodyti, kad tokia tvarka gali būti skaičiavimo požiūriu lygiavertė Tiuringo mašinai. Kitaip tariant, sklandytuvai gali skaičiuoti.

Ši idėja bėgant metams sukėlė įvairių kompiuterių mokslininkų susidomėjimą. (Ne mažiau svarbus dalykas yra Stephenas Wolframas, kuris kruopščiai apibūdino korinio automato skaičiavimo savybes ir paskelbė savo idėjas kaip naujas mokslo rūšis.)

Toks mąstymas kelia įdomų klausimą: kaip iš sklandytuvų sukurti naudingą kompiuterį.

2002 m. Tommasso Tofoli iš Bostono universiteto sugalvojo įdomią idėją. Sklandytuvai nėra vienintelės dalelės, kurios juda gyvenimo žaidime. Yra daugybė kitų, pasižyminčių skirtingomis savybėmis, tokiomis kaip greitis ir forma. Kai jie susiduria, jie gali sudaryti kitas daleles, kurios nuteka kitomis kryptimis.

Bet štai kas. Kiekviena dalelė yra ne daugiau kaip bitų eilutė. Kai viena dalelė sąveikauja su kita, bitų eilutės gali būti modifikuotos, kad būtų sukurtos kitos bitų eilutės. Toffoli įžvalga buvo suprasti, kad šis procesas iš esmės yra skaičiavimas ir kad sklandytuvai gali atlikti sudėtingus skaičiavimus.

Šiandien Genaro Martinezas iš Vakarų Anglijos universiteto Bristolyje ir keli draugai praneša, kad sukūrė ir išbandė būtent tokį sklandytuvą ciklotroną.

Padaryti tokį įrenginį nėra visiškai paprasta. Korinio automato dalelės linkusios judėti tiesiomis linijomis, todėl vienas iššūkis yra rasti būdų, kaip nukreipti spindulius taip, kad jie susidurtų. Martinezas ir bendradarbiai tai išsprendžia nukreipdami spindulius pro kitas virtualias struktūras, kurios elgiasi kaip magnetai tikruose dalelių greitintuvuose, o daleles joms prasilenkiant nukreipia į liniją.

Ir, kad būtų glazūra ant torto, Martinezas ir kiti sukūrė susidūrimus tarp sklandytuvų spiečių taip, kad jie atliktų skaičiavimus.

Tai įspūdinga, bet kodėl jis yra naudingesnis už kitas skaičiavimo formas? Atsakymas yra dvejopas. Pirma, Martiniezas ir jo draugai teigia, kad šie superkolideriai gali imituoti visą klasę natūralių susidūrimų, kuriuos kitaip sunku modeliuoti. Jie galvoja apie tokius dalykus kaip susiskaldymai, alsuokliai ir solitonai molekulinėse grandinėse, fazonai kvazikristaluose, įlinkimai feromagnetuose ir pan.

Toks susidūrimu pagrįstas skaičiavimas turi didelį pranašumą prieš įprastą skaičiavimą, nes jis jau turi daug bendrų savybių su sistema, kurią jis emuliuoja. Tai gali padaryti modeliavimą lengvesnį ir tikslesnį.

Antroji priežastis yra ta, kad gali būti įmanoma sukurti sklandytuvų ciklotronus naudojant tam tikras polimerų grandines, kurios gali veikti kaip korinio automatai. Jei tai būtų įmanoma, skaičiavimas priverstų palyginti paprastą fizinę sistemą imituoti daug sudėtingesnės sistemos elgesį.

Tai didelis prizas, jei jį galima pasiekti. Ir čia slypi trintis. Daug žadančių idėjų ir net netradicinių skaičiavimo formų prototipų netrūksta (keletą iš šios grupės Vakarų Anglijos universitete jau nagrinėjome anksčiau). Tačiau, išskyrus kvantinį skaičiavimą, tikrai naudingų programų pavyzdžių kol kas yra nedaug.

Martinezas ir bendradarbiai teigia, kad dirba kurdami superkoliderius iš polimerų grandinių. Stebėsime, kaip jiems seksis.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1105.4332 : korinio automato superkolideriai

paslėpti