Коллайдер из клеточного автомата производит вычисления

Как продемонстрировали изучения, виртуальный ускоритель, в котором вместо настоящих частиц сталкиваются конфигурации клеток в клеточном автомате, может создавать сложные вычисления.

Одним из самые интересных объектов, появляющихся в игре «Жизнь», двухмерном клеточном автомате, являются глайдеры – совокупности клеток, каковые перемещаются как единое целое. Перемещение глайдеров возможно разглядывать как передачу информации (информация в этом случае – конфигурация глайдера).

В следствии столкновений вторых конфигураций клеток с глайдерами первые смогут смещаться или уничтожаться, либо смогут образовываться устойчивые конфигурации (к примеру, глайдерные пушки, каковые «стреляют» новыми глайдерами). Все эти операции возможно разглядывать, как вычисления, и у математиков не заняло большое количество времени подтверждение равносильности «глайдерных» вычислений машине Тьюринга.

Глайдерная пушка

Эта мысль завлекала внимание многих математиков и компьютерщиков. Узнаваемый ученый, создатель программы Mathematica Стефан Вольфрам (Stephen Wolfram) обрисовал свойстве клеточных автоматов к вычислениям в собственной книге «Новый тип науки» («A New Kind of Science»), в которой он высказывает идею, что изучение клеточных автоматов может стать отдельной научной дисциплиной.

Сейчас интерес к клеточным автоматам пара поутих. Но вот сравнительно не так давно Генаро Мартинез (Genaro Martinez) из Университета западной Англии, Бристоль, вместе с сотрудниками заявил о создании целого глайдерного «циклотрона», что может создавать сверхсложные вычисления.

Рис. 1. Пример столкновения двух глайдерных «частиц» с рождением третьей. По горизонтали – состояния клеток, по вертикали – временная развертка.

Ученые трудятся с одномерным клеточным автоматом, пространство которого замкнуто в кольцо. Клетки, как и в игре «Жизнь», смогут находится в одном из двух состояний: или занятым «частичкой», или свободном. Подчиняясь правилам перехода, клетки и их конфигурации смещаются, образуя глайдеры, владеющие разной скоростью.

Именно на столкновении и движении этих частиц, каковые смогут образовывать сложные циклические структуры, и основаны вычисления в новой модели. Авторы продемонстрировали, что их совокупность способна создавать базисные операции со строчками (строчком есть комплект глайдеров): добавление одной строки в конце второй, инвертирование строчка и др.

В чем же преимущество аналогичных вычислений, стоит ли ими заниматься?

Интерес тут по большей части, само собой разумеется, фундаментальный. Клеточные автоматы расширяют отечественное познание того, что может являться базой для вычислений и того, как из несложных совокупностей появляются сложные.

Кроме этого, как отмечает Мартинез, эти глайдерные суперколлайдеры моделируют целый класс процессов, происходящих в природе: солитоновые волны в молекулярных цепочках, фазоны (виртуальные частицы) в кристаллах и др. Мысль тут в том, что в случае если вычислительная совокупность трудится на схожих правилах с той совокупностью, которую мы желаем на ней смоделировать, то ее эффективность будет более высокой.

Авторы уверены в том, что глайдерные «циклотроны» возможно реализовать в настоящих физических и химических совокупностях, таких как цепочки реакций полимеризации, и уже принялись за ее реализацию.

Случайные записи:

• Компания элтех аккредитована сбербанком россии
• «Микрон» посетили победители vi всероссийской интернет–олимпиады «нанотехнологии – прорыв в будущее!»

Александр Гранин, Функциональная ‘Жизнь’: параллельные клеточные автоматы и комонады в C++

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Нобелевскую премию по медицине дали за механизм клеточного самопоедания

  Приз взял доктор наук Токийского технологического университета Ёсинори Осуми, чьи работы не только разрешили разобраться в механизме клеточной аутофагии,…

• Коллайдер воссоздал большой взрыв, в результате которого образовалась вселенная

  Громадному андронному коллайдеру удалось воссоздать Громадный Взрыв в миниатюре, разбивая атомы свинца на еще более небольшие частички. Полученная в…

• Ткань, которая выполняет вычисления и не требует питания

  Может, когда-нибудь в будущем возможно будет одеть компьютер на тело, как майку либо рубаху. В этом направлении исследуют учёные из Школы инженерии…

• Международный линейный коллайдер ilc: жизнь после бак

  Интернациональный коллектив, занимающийся проектом Международного линейного электрон-позитронного коллайдера ILC, представил итог собственного долгого…