Більярдний комп'ютер

Більярдний комп'ютер (англ. Billiard-ball computer) - логічна модель для проведення оборотних обчислень, механічний комп'ютер^[en], заснований на законах руху Ньютона, який 1982 року запропонували Едвард Фредкін і Томмазо Тоффолі^[en]^[1].

Замість використання електронних сигналів, як у звичайному комп'ютері архітектури фон Неймана, в ньому застосовано принципи руху більярдних куль за відсутності тертя. Більярдний комп'ютер можна використати для вивчення зв'язків між оборотними обчисленнями та оборотними процесами у фізиці.

Опис

Більярдний комп'ютер моделює булівські логічні схеми, використовуючи замість провідників шляхи, якими рухаються кулі, обмежені стінками: сигнал кодується наявністю чи відсутністю куль на шляхах, а логічні вентилі моделюються за допомогою зіткнень куль на перетинах шляхів. Зокрема, можна так підібрати шляхи куль, щоб отримати вентиль Тоффолі, універсальний оборотний логічний вентиль, за допомогою якого можна отримати будь-який інший оборотний логічний вентиль. Це означає, що правильно побудований більярдний комп'ютер здатний провести будь-які обчислення^[2].

Моделювання

Більярдний комп'ютер можна моделювати, використовуючи різні типи оборотних клітинних автоматів, зокрема, блокові та другого порядку(інші мови). В таких моделях кулі рухаються з постійною швидкістю вздовж осей координат, чого достатньо для моделювання логічних схем. Як кулі, так і стінки відповідають деяким групам живих (яких містять 1) комірок, а навколишнє поле заповнене мертвими (що містять 0) комірками^[3].

Також більярдний комп'ютер можна реалізувати з використанням як більярдних куль живих крабів-солдатів виду Mictyris guinotae^[en]^[4]^[5]^[6].

Примітки

↑ Fredkin, Edward; Toffoli, Tommaso (1982), Conservative logic, International Journal of Theoretical Physics, 21 (3-4): 219—253, Bibcode:1982IJTP...21..219F, doi:10.1007/BF01857727, MR 0657156.
↑ Durand-Lose, Jérôme (2002), Computing inside the billiard ball model, у Adamatzky, Andrew (ред.), Collision-Based Computing, Springer-Verlag, с. 135—160, ISBN 978-1-4471-0129-1.
↑ Margolus, N. (1984), Physics-like models of computation, Physica D: Nonlinear Phenomena, 10: 81—95, Bibcode:1984PhyD...10...81M, doi:10.1016/0167-2789(84)90252-5. Reprinted in Wolfram, Stephen (1986), Theory and Applications of Cellular Automata, Advanced series on complex systems, т. 1, World Scientific, с. 232—246.
↑ Gunji, Yukio-Pegio; Nishiyama, Yuta; Adamatzky, Andrew (2011), Robust Soldier Crab Ball Gate, Complex Systems, 20 (2): 93—104, arXiv:1204.1749, Bibcode:2012arXiv1204.1749G, архів оригіналу за 21 вересня 2017, процитовано 30 вересня 2017 Источник. Архів оригіналу за 21 вересня 2017. Процитовано 30 вересня 2017. {{cite web}}: Недійсний |dead-url=unfit (довідка).
↑ Solon, Olivia (14 квітня 2012), Computer Built Using Swarms Of Soldier Crabs, Wired, архів оригіналу за 14 березня 2014, процитовано 30 вересня 2017 Источник. Архів оригіналу за 14 березня 2014. Процитовано 30 вересня 2017. {{cite web}}: Недійсний |dead-url=unfit (довідка).
↑ Aron, Jacob (12 квітня 2012), Computers powered by swarms of crabs, New Scientist, архів оригіналу за 13 квітня 2012, процитовано 30 вересня 2017 Источник. Архів оригіналу за 13 квітня 2012. Процитовано 30 вересня 2017. {{cite web}}: Недійсний |dead-url=unfit (довідка).

[1] Fredkin, Edward; Toffoli, Tommaso (1982), Conservative logic, International Journal of Theoretical Physics, 21 (3-4): 219—253, Bibcode:1982IJTP...21..219F, doi:10.1007/BF01857727, MR 0657156.

[2] Durand-Lose, Jérôme (2002), Computing inside the billiard ball model, у Adamatzky, Andrew (ред.), Collision-Based Computing, Springer-Verlag, с. 135—160, ISBN 978-1-4471-0129-1.

[3] Margolus, N. (1984), Physics-like models of computation, Physica D: Nonlinear Phenomena, 10: 81—95, Bibcode:1984PhyD...10...81M, doi:10.1016/0167-2789(84)90252-5. Reprinted in Wolfram, Stephen (1986), Theory and Applications of Cellular Automata, Advanced series on complex systems, т. 1, World Scientific, с. 232—246.

[4] Gunji, Yukio-Pegio; Nishiyama, Yuta; Adamatzky, Andrew (2011), Robust Soldier Crab Ball Gate, Complex Systems, 20 (2): 93—104, arXiv:1204.1749, Bibcode:2012arXiv1204.1749G, архів оригіналу за 21 вересня 2017, процитовано 30 вересня 2017 Источник. Архів оригіналу за 21 вересня 2017. Процитовано 30 вересня 2017. {{cite web}}: Недійсний |dead-url=unfit (довідка).

[5] Solon, Olivia (14 квітня 2012), Computer Built Using Swarms Of Soldier Crabs, Wired, архів оригіналу за 14 березня 2014, процитовано 30 вересня 2017 Источник. Архів оригіналу за 14 березня 2014. Процитовано 30 вересня 2017. {{cite web}}: Недійсний |dead-url=unfit (довідка).

[6] Aron, Jacob (12 квітня 2012), Computers powered by swarms of crabs, New Scientist, архів оригіналу за 13 квітня 2012, процитовано 30 вересня 2017 Источник. Архів оригіналу за 13 квітня 2012. Процитовано 30 вересня 2017. {{cite web}}: Недійсний |dead-url=unfit (довідка).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]