Una computadora de bola de billar , un tipo de circuito lógico conservador , es un modelo idealizado de una computadora mecánica reversible basado en la dinámica newtoniana , propuesto en 1982 por Edward Fredkin y Tommaso Toffoli . [1] En lugar de utilizar señales electrónicas como una computadora convencional , se basa en el movimiento de bolas de billar esféricas en un entorno libre de fricción hecho de amortiguadores contra los cuales las bolas rebotan perfectamente. Fue ideado para investigar la relación entre la computación y los procesos reversibles en física.
Simular circuitos con bolas de billar
Este modelo se puede utilizar para simular circuitos booleanos en los que los cables del circuito corresponden a caminos por los que una de las bolas puede viajar, la señal en un cable está codificada por la presencia o ausencia de una bola en ese camino, y las puertas del circuito se simulan mediante colisiones de bolas en puntos donde sus trayectorias se cruzan. En particular, es posible configurar las trayectorias de las bolas y los amortiguadores a su alrededor para formar una puerta Toffoli reversible , desde la cual se puede simular cualquier otra puerta lógica booleana. Por tanto, se pueden utilizar ordenadores de bolas de billar configurados de forma adecuada para realizar cualquier tarea de cálculo. [2]
Simular bolas de billar en otros modelos de cálculo
Es posible simular ordenadores bolas de billar en varios tipos de autómata celular reversible , incluyendo bloque autómatas celulares y de segundo orden autómatas celulares . En estas simulaciones, solo se permite que las bolas se muevan a una velocidad constante en una dirección eje-paralelo, supuestos que en cualquier caso ya estaban presentes en el uso del modelo de bola de billar para simular circuitos lógicos. Tanto las bolas como los búferes son simulados por ciertos patrones de células vivas, y el campo a través del cual se mueven las bolas es simulado por regiones de células muertas, en estas simulaciones de autómatas celulares. [3]
También se han fabricado puertas lógicas basadas en diseños informáticos de bolas de billar para que funcionen utilizando cangrejos soldados vivos de la especie Mictyris guinotae en lugar de las bolas de billar. [4] [5] [6]
Ver también
Referencias
- ^ Fredkin, Edward ; Toffoli, Tommaso (1982), "Lógica conservadora", International Journal of Theoretical Physics , 21 (3-4): 219-253, Bibcode : 1982IJTP ... 21..219F , doi : 10.1007 / BF01857727 , MR 0657156 , S2CID 37305161.
- ^ Durand-Lose, Jérôme (2002), "Computación dentro del modelo de bola de billar", en Adamatzky, Andrew (ed.), Computación basada en colisiones , Springer-Verlag, págs. 135-160, ISBN 978-1-4471-0129-1.
- ^ Margolus, N. (1984), "Modelos de computación similares a la física", Physica D: Nonlinear Phenomena , 10 (1–2): 81–95, Bibcode : 1984PhyD ... 10 ... 81M , doi : 10.1016 / 0167-2789 (84) 90252-5. Reimpreso en Wolfram, Stephen (1986), Teoría y aplicaciones de los autómatas celulares , Serie avanzada sobre sistemas complejos, 1 , World Scientific, págs. 232–246, Bibcode : 1986taca.book ..... W.
- ^ 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 , doi : 10.25088 / ComplexSystems.20.2.93.
- ^ Solon, Olivia (14 de abril de 2012), "Computadora construida con enjambres de cangrejos soldados" , cableado.
- ^ Aron, Jacob (12 de abril de 2012), "Computadoras impulsadas por enjambres de cangrejos" , New Scientist , archivado desde el original el 13 de abril de 2012.