Computerwetenschappers bouwen computer met zwermen krabben

Een van de hot topics in de informatica is de studie van onconventionele vormen van berekeningen.

Dit wordt gemotiveerd door twee denkrichtingen. De eerste is theoretisch - gewone computers zijn enorm energie-inefficiënt - zo'n acht ordes van grootte erger dan theoretisch mogelijk is. De tweede is praktisch: de natuur heeft veel efficiëntere vormen van berekening ontwikkeld voor specifieke taken zoals patroonherkenning.

Het is duidelijk dat we veel beter zouden moeten kunnen doen - vandaar de interesse in verschillende manieren om dingen te doen.

Verschillende groepen hebben geprobeerd te computeren met exotische stoffen zoals chemicaliën zoals heet ijs en zelfs met een eencellig organisme dat slijmzwam wordt genoemd.

Vandaag kijken we naar een van de meer merkwaardige variaties op dit thema: een computer die het zwermgedrag van soldaatkrabben uitbuit.

Eerst wat achtergrondinformatie over de theorie achter dit idee. In het begin van de jaren 80 bestudeerden een paar computerwetenschappers - Ed Fredkin en Tommaso Toffoli - hoe het mogelijk zou kunnen zijn om een ​​computer te bouwen van biljartballen.

Het idee is dat een kanaal informatie zou bevatten die is gecodeerd in de vorm van de aan- of afwezigheid van biljartballen. Deze informatie wordt verwerkt door poorten waarin de biljartballen ofwel botsen en tevoorschijn komen in een richting die het resultaat is van de ballistiek van de botsing, of niet botsen en met dezelfde snelheden tevoorschijn komen.

Nu hebben Yukio-Pegio Gunji van de Kobe University in Japan en een paar vrienden een biljartbalcomputer gebouwd met behulp van soldaatkrabben. We laten zien dat zwermen soldaatkrabben logische poorten kunnen implementeren wanneer ze in een geometrisch beperkte omgeving worden geplaatst, zeggen ze.

Deze wezens lijken bij uitstek geschikt voor deze vorm van informatieverwerking. Ze leven onder het zand in getijdenlagunes en komen bij eb in zwermen van honderdduizenden tevoorschijn.

Wat interessant is aan de krabben, is dat ze twee verschillende vormen van gedrag lijken te vertonen. Als ze midden in een zwerm zitten, volgen ze gewoon iedereen die in de buurt is. Maar wanneer ze zich op de rand van een zwerm bevinden, veranderen ze.

Plots worden ze agressieve leiders en stormen ze met hun zwerm op sleeptouw de waterige verte in, totdat ze door een of andere turbulentie weer in de zwerm terechtkomen.

Dit blijkt enorm robuust gedrag te zijn dat gemakkelijk kan worden gecontroleerd. Wanneer hij naast een muur wordt geplaatst, zal een leider altijd de muur volgen in een richting die kan worden gecontroleerd door de zwerm van bovenaf te schaduwen om de aanwezigheid van de roofvogels die de krabben eten na te bootsen.

Onder deze omstandigheden zal een zwerm krabben een muur volgen als een rollende biljartbal.

Dus wat gebeurt er als twee krabballen botsen? Volgens de experimenten van Gunji en co fuseren de ballen en gaan ze verder in een richting die de som is van hun snelheden.

Bovendien is het gedrag opmerkelijk robuust tegen geluid, grotendeels omdat het individuele gedrag van de krab geluid genereert dat niet te onderscheiden is van extern geluid. Deze wezens zijn geëvolueerd om met lawaai om te gaan.

Dat suggereerde meteen een mogelijke toepassing in de informatica, zeggen Gunji en co. Als de ballen van krabben zich gedragen als biljartballen, zou het eenvoudig moeten zijn om een ​​patroon van kanalen te bouwen die als een logische poort werken.

En dat is precies wat Gunji en co hebben gedaan. Deze jongens simuleerden eerst het gedrag van een soldaatkrabcomputer in speciale patronen van kanalen. Daarna bouwden ze er een in hun lab om het idee te testen met echte krabben.

Om eerlijk te zijn, waren de resultaten gemengd. Terwijl Gunji en co ontdekten dat ze een degelijke OK-poort konden bouwen met soldatenkrabben, was hun EN-poort veel minder betrouwbaar.

Het is echter nog vroeg en ze zeggen dat het mogelijk is om betere resultaten te behalen door de omstandigheden in de computer krabvriendelijker te maken. (Er zijn geen krabben gewond geraakt bij het maken van hun computer, zeggen Gunji en co.)

Dus daar heb je het - een computer waarin de informatiedragers wemeltende ballen van soldaatkrabben zijn.

Geen zin die je elke dag verwacht te lezen. Maar het zal zeker niet lang meer duren voordat we allemaal een van deze op onze desktops hebben.

Referentie: http:// arxiv.org/abs/1204.1749 : Robuuste Soldier Crab Ball Gate

zich verstoppen