ELEARNING.SK | PR SPRÁVY | GSGROUP | NAJDES.SK | BRIGÁDY, PRÁCA | GLOBALOFFICE.SK | REGISTRAČNÉ VIRTUÁlNE SÍDLO FIRMY | MINCE | CMS | ESHOP | TESTIVA
Prihlásenie:
>Staňte sa redaktorom eQuark.sk

eQuark.sk

Anketa

Ak by ste o tom mohli rozhodnúť práve vy, zaradili by ste Pluto opäť medzi planéty?

Quark

10 najzvláštnejších počítačov

22.4.2008 10:52:17 | Q
New Scientist | Počet zobrazení: 8567x

Dnešné počítače na uloženie a prácu s údajmi používajú väčšinou pulzy elektrického prúdu a magnety. Informácie je však možné spracovávať mnohými inými a zvláštnejšími spôsobmi ...

Optické spracovanie 

Nie je nič zvláštne na prenášaní údajov pomocou svetla – globálna komunikácia je závislá na optickom vlákne. Použitie svetla na spracovanie údajov a vykonávanie operácií však stále nie je praktické.

Optické počítače sú hodnotným cieľom, pretože použitie svetla by mohlo zvýšiť rýchlosť výpočtov a množstvo dát, s ktorými môže operovať. Získavanie, ukladanie a manipulácia so svetlom sú však veľmi náročné.

K cieľu nás privádza bližšie výskum ľudí ako je Paul Braun z University of Illinois v USA. Vytvoril trojrozmerné optické vlnovody z fotonických kryštálov, ktoré by mali dokázať zachytiť svetlo, spomaliť ho a ohnúť okolo ostrých hrán bez toho, aby uniklo.

Michail Lukin z Harvardu zatiaľ vyvinul optickú verziu tranzistora, ktorý stojí sa silou dnešných počítačov. Lukin a jeho kolegovia vytvorili spôsob, akým dokáže jeden fotón zo svetelného signálu prepnúť iný svetelný signál.

Kvantové spracovanie 

Ak chcete poprieť všetky pravidlá tradičného počítačového spracovania, nepozerajte inde, len na kvantové počítače. Namiesto používania elektrických bitov informácií ktoré sa môžu nachádzať v stave 0 alebo 1, využívajú tieto počítače kvantové mechanické efekty na vytváranie quibitov (kvantových bitov), ktoré sa môžu nachádzať v oboch stavoch súčasne.

Výpočty ukazujú, že táto schopnosť umožňuje mnoho paralelných výpočtov. S narastajúcim počtom quibitov rastie množstvo spracovávaných dát exponenciálne.

Tento druh spracovania umožní veci, ktoré pri súčasných počítačoch nie sú možné – napríklad faktorizovanie skutočne veľkých čísiel na rozlomenie kryptografických kľúčov.

Doteraz mali kvantové počítače len veľmi málo qubitov a využívali kvantové body, jadrovú magnetickú rezonanciu, ióny kovov a prepletené páry fotónov.

DNA spracovanie 

DNA je výborný materiál na riadenie výpočtov. JE to vlastne presne to, kvôli čomu vznikla – DNA spracúva údaje a „spúšťa“ program uložené v bázových pároch a koordinuje bielkoviny, ktoré spracúvajú informácie potrebné na udržanie organizmu pri živote.

Prvým človekom, ktorý prirovnal tieto procesy k výpočtovým problémom bol Leonard Adleman z University of Southern California. V roku 1994 použil DNA na vyriešenie známeho matematického problému nazývaného problém Hamiltonovskej cesty medzi siedmimi bodmi. Odvtedy používali vedci DNA na vytváranie logických brán a vytvorenie neporaziteľného hráča piškvoriek.

Základným princípom je použitie DNA na rozpoznanie kratších vstupných vlákien a vytvorenie rôznych výstupných postupností. Výsledok je možné prečítať napríklad aktiváciou fluorescentných bielkovín.

Nedávno sa začali nadšenci DNA spracovania zaujímať o fungovanie ich prístupov v biologických systémoch podobných ľudskému telu. Je to miesto, kam sa prístup hodí najlepšie a kam sa tradičné počítače práve najlepšie nehodia.

Reverzibilné spracovanie 

Niektorí ľudia si myslia, že by sme naše bity mali recyklovať rovnako ako odpad. Hardvérové spoločnosti sa dlho snažia redukovať energetickú spotrebu počítačov. Zvyčajným spôsobom riešenia je návrh čipov, ktoré sú reverzibilné. Z anormálnych okolností znamená počítačová operácia, ktorá zahŕňa stratu bitu informácie aj stratu energie, ktorá je použitá na jeho reprezentáciu. Reverzibilné počítače sa snažia túto energiu zachytiť a znova použiť.

Jedným zo spôsobov ako to spraviť je ten, ktorý vyvinul Miacheal Frank na Floridskej univerzite a ktorý zahŕňa vytváranie verzií logických brán, ktoré fungujú oboma smermi. Každý výpočet zahŕňa naplnenie vstupov logických brán, ktoré produkujú signály. Namiesto zahodenie energie z týchto signálov sa Frankove brány vrátia po výpočte do pôvodného stavu. To vracia energiu na začiatok výpočtu, kde je využitá na získanie a spracovanie nových vstupov.

Môže sa to zdať zvláštne, ale podľa Franka bude pri súčasnom vývoji počítačov, čoskoro jediným obmedzením ich výkonu ich malá energetická efektivita.

Spracovanie formou biliardovej gule 

Dnešné počítačové spracovanie zahŕňa reťazové reakcie elektrónov, ktoré prechádzajú z molekuly k molekule vo vnútri obvodu. Dáva teda zmysel pokúsiť sa o nové druhy reťazových reakcií – pomocou domina alebo guľôčok.

Logické brány je možné vytvárať z presne zostavených dominových kameňov alebo „šmýkačiek“ pre guľôčky.

Logické brány z domina a guľôčok (video)

 

Takýmto spôsobom sa dajú vytvárať aj základné počítačové obvody ako polovičné sčítačky. Vytvorenie niečoho tak silného ako súčasné procesory by si ale vyžadovalo obrovskú plochu, iba ak by vaše domino alebo guľôčky boli veľmi malé.

Vedci v spoločnosti IBM experimentujú s logickými obvodmi, ktoré využívajú kaskády atómov, ktoré sa od seba odrážajú ako biliardové gule a prenášajú tak informáciu. Tieto brány je možné použiť len raz ale sú výrazne menšie než súčasné tranzistory.

Neurónové spracovanie 

Prečo začínať od nuly, ak si môžte požičať už v minulosti úspešnú myšlienku? Niektorí vedci si myslia, že správnou cestou je napodbňovať prirodzené počítače v prírode.

Ferdinando Muss-Ivaldi z Northwestern University ukázal, že pár mozgových buniek z mihule – primitívneho úhorovitého stavovca – dokáže riadiť robota.

Výstup zo svetelných senzorov robota sa preniesol na neuróny a ich odozva sa použila na riadenie pohybov robota. Mozgové bunky, ktoré mihuľa používa na orientáciu umožnili robotovi nasledovať zdroj svetla.

Nie je to prvýkrát, čo bol mozog živočícha využitý týmto spôsobom. Claire Rindová z Univerzity v Newcastli použilá záznamy nervovej aktivity kobylky sledujúcej pohyb vesmírnej lode z filmu Hviezdne vojny na vývoj extrémne presných systémov na vyhýbanie sa prekážkam.

Magnetické (NMR) spracovanie 

V každom pohári vody je počítač, musíte ho len vedieť ovládať.

Susan Stepney a kolegovia z University of York využili silné magnetické polia (jadrovú magnetickú rezonanciu) na sledovanie spôsobu interakcie molekúl. Táto metóda dokáže reprezentovať údaje v troch rozmeroch a využíva prirodzenú dynamiku interakcie molekúl.

V prípade úspechu bude možné modelovať niečo tak zložité ako naša atmosféra v lyžičke vody. Doteraz sa skupine vedcov podarilo priniesť dôkaz princípu simulovaním vodného počítača na štandardnom počítači.

„Humusácke“ spracovanie 

Jedným z najpodivnejších spôsobom spracovania je počítač, ktorý prenecháva miesto tradičného hardvéru „humusvéru“. Andrew Adamatzky z University of the West of England dokáže prinútiť interferujúce vlny šíriacich sa iónov v chemickej „limonáde“ správať sa ako logické brány, stavebné bloky počítačov.

Vlny vznikajú pulzujúcou chemickou reakciou známou ako Belousov-Zhabotinského reakcia.

Adamatzky ukázal, že chemické logické brány sa dajú použiť na ovládanie robotickej ruky, ktorá dokáže miešať ich zmes. Keď robotické prsty stimulujú chemikálie, vznikajú nové reakcie, ktoré ovládajú celú ruku.

Výsledkom je robotický existenciálny paradox – spôsobil chemický mozog pohyb ruky, alebo ruka povedala mozgu, čo si má myslieť?

Plesnivé počítače 

Aj primitívny organizmus ako slizovka môže byť použitý na vyriešenie problémov, ktoré sú orieškom pre súčasné počítače.

Toshiyuki Nakagaki z Inštitútu fyzikálneho a chemického výskumu v Japonsku ukázal, že slizovka dokáže nájsť najkratšiu cestu von z bludiska. V jeho experimentoch vystupujú skupiny meňavkovitých buniek ako jeden organizmus a najskôr sa rozdelia a preskúmajú všetky cesty v bludisku. Ak niektorá z buniek nájde najkratšiu cestu k potrave umiestnenej pri východe z bludiska, zvyšok skupiny prestal bludisko prehľadávať. Slizovka sa potom stiahla z nevýhodných ciest a nasledovala priamu cestu k potrave.

Pre informatikov je to veľmi zaujímavé, pretože prehľadávanie bludiska je podobné ako problém obchodného cestujúceho, ktorý hľadá najkratšiu cestu medzi množstvom bodov v priestore. Problém rýchlo naberá na zložitosti pri pridávaní ďalších bodov do priestoru, čím sa stáva skutočne ťažkým problémom pre súčasné počítače.

Spracovanie pomocou vodných vĺn 

Zrejme najnezvyčajnejším miestom, kde by sa dala nájsť výpočtová sila je vlnenie v nádržiach s vodou.

S použitím nádrže a kamery Chrisantha Farnandová a Sampsa Sojakkaová z University of Sussex využili vzory vĺn na vytvorenie logickej brány pre operáciu XOR.

Perceptróny, typy umelých neurónových sietí, dokážu nahradiť niektoré typy logických brán, ale nie XOR. Len zakódovanie správania sa funkcie do vĺn umožnili perceptrónu naučiť sa, ako brána funguje.

originál článku

Zdieľaj článok
 
Hodnotenie: 1,35
Príspevok na titulke

Vyberte článok na titulku kliknutím na linku

 

www.brigada.sk - brigády, brigáda, práca, zamestnanie www.najdes.sk - katalóg, portál, vyhľadávač www.equark.sk - veda, výskum, technika www.uvery.sk - úvery, pôžičky, hypotéky www.elearning.sk - elearning, LMS, vzdelávanie, kurzy, elektronické vzdelávanie www.globaloffice.sk - registračné sídlo, virtuálna adresa a kancelária www.globalhosting.sk - domény, doména, webhosting, hosting www.globalweb.sk - CMS, WCMS, redakčný systém, publikačný systém www.globalshop.sk - internetový obchod, eshop, e-commerce Global Services Slovakia s.r.o. - www.gsgroup.sk, informačné systémy, portálové riešenia, intranety, web dizajn

Generuje redakčný CMS systém GlobalWeb spoločnosti Global Services Slovakia s.r.o.