Компьютер для игры в бильярд
Компьютер с бильярдным шаром , тип консервативной логической схемы, представляет собой идеализированную модель обратимого механического компьютера , основанную на динамике Ньютона , предложенную в 1982 году Эдвардом Фредкиным и Томмазо Тоффоли . [1] Вместо использования электронных сигналов, как в обычном компьютере , он основан на движении сферических бильярдных шаров в среде без трения, состоящей из буферов, от которых шары идеально отскакивают. Он был разработан для исследования связи между вычислениями и обратимыми процессами в физике.
Моделирование схем с бильярдными шарами
[ редактировать ]Эту модель можно использовать для моделирования логических схем , в которых провода схемы соответствуют путям, по которым может двигаться один из шариков, сигнал на проводе кодируется наличием или отсутствием шарика на этом пути, а ворота схемы моделируются столкновениями шариков в точках пересечения их путей. В частности, можно настроить траектории шариков и буферов вокруг них, чтобы сформировать обратимый вентиль Тоффоли , из которого можно моделировать любой другой логический логический вентиль. Следовательно, правильно сконфигурированные компьютеры с бильярдными шарами могут использоваться для выполнения любой вычислительной задачи. [2]
Моделирование бильярдных шаров в других моделях вычислений
[ редактировать ]Моделировать компьютеры с бильярдными шарами можно на нескольких типах обратимых клеточных автоматов , включая блочные клеточные автоматы и клеточные автоматы второго порядка . В этих симуляциях шарам разрешено двигаться только с постоянной скоростью в направлении, параллельном осям, - предположения, которые в любом случае уже присутствовали при использовании модели бильярдного шара для моделирования логических схем. В этих симуляциях клеточных автоматов и шарики, и буферы моделируются определенными шаблонами живых клеток, а поле, по которому движутся шарики, моделируется областями мертвых клеток. [3]
Логические вентили, основанные на конструкциях компьютеров с бильярдными шарами, также были созданы для работы с использованием живых крабов-солдат вида Mictyris guinotae вместо бильярдных шаров. [4] [5] [6]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фредкин, Эдвард ; Тоффоли, Томмазо (1982), «Консервативная логика», Международный журнал теоретической физики , 21 (3–4): 219–253, Bibcode : 1982IJTP...21..219F , doi : 10.1007/BF01857727 , MR 0657156 , S2CID 37305161 .
- ^ Дюран-Лозе, Жером (2002), «Вычисления внутри модели бильярдного шара», в Адамацки, Эндрю (редактор), «Вычисления на основе столкновений» , Springer-Verlag, стр. 135–160, doi : 10.1007/978-1- 4471-0129-1_6 , ISBN 978-1-4471-0129-1 .
- ^ Марголус, Н. (1984), «Физико-подобные модели вычислений», Physica D: Nonlinear Phenomena , 10 (1–2): 81–95, Bibcode : 1984PhyD...10...81M , doi : 10.1016/ 0167-2789(84)90252-5 . Перепечатано в Вольфрам, Стивен (1986), Теория и приложения клеточных автоматов , Расширенная серия по сложным системам, том. 1, World Scientific, стр. 232–246, Бибкод : 1986taca.book.....W .
- ^ Гундзи, Юкио-Пегио; Нисияма, Юта; Адамацки, Эндрю (2011), «Надежные ворота-краб-шар » , Complex Systems , 20 (2):93–104, arXiv : 1204.1749 , Bibcode : 2012arXiv1204.1749G , doi : 10.25088/ComplexSystems.20.2.93 , S2CID 14365 421 .
- ^ Солон, Оливия (14 апреля 2012 г.), «Компьютер, построенный с использованием стаи крабов-солдат» , Wired .
- ^ Арон, Джейкоб (12 апреля 2012 г.), «Компьютеры, работающие на стаях крабов» , New Scientist , заархивировано из оригинала 13 апреля 2012 г.