Японские ученые создали процессор, который строит логические операции на передвижении крабов-солдатов вида Mictyris guinotae в ограниченном пространстве
Об этом говорится в статье, размещенной 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 (Ed Fredkin, Tommaso Toffoli), 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, отмечается в сообщении.
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.
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 (Funaura Bay) на японском острове Ириомоте (Iriomote) 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 “по месту жительства”.
