La lógica basada en ruido ( NBL ) [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] es una clase de esquemas lógicos deterministas multivaluados , desarrollados en el siglo XXI, donde el los valores lógicos y los bits están representados por diferentes realizaciones de un proceso estocástico . El concepto de lógica basada en ruido y su nombre fue creado por Laszlo B. Kish . En su artículo de base [3] se señala que la idea se inspiró en la estocasticidad de las señales cerebrales y en los esquemas de comunicación no convencionales basados en el ruido, como el cifrado de Kish .
Los valores lógicos están representados por " vectores " multidimensionales ( funciones ortogonales ) y su superposición , donde los vectores base ortogonales son ruidos independientes. Mediante la combinación adecuada (productos o productos teóricos de conjuntos ) de ruidos base, que se denominan bits de ruido , se puede construir un hiperespacio lógico con D ( N ) = 2 N número de dimensiones , donde N es el número de ruido-bit. pedacitos Por lo tanto , N bits de ruido en un solo cable corresponden a un sistema de 2 N bits clásicos que pueden expresar 2 2 N valores lógicos diferentes. Las realizaciones independientes de un proceso estocástico de media cero tienen correlación cruzada cero entre sí y con otros procesos estocásticos de media cero. Por lo tanto, los vectores de ruido base son ortogonales no solo entre sí, sino que ellos y todos los estados lógicos basados en ruido (superposiciones) también son ortogonales a cualquier ruido de fondo en el hardware. Por lo tanto, el concepto de lógica basada en el ruido es robusto frente a los ruidos de fondo, que es una propiedad que potencialmente puede ofrecer una alta eficiencia energética.
En el artículo, [3] donde se introdujo por primera vez la lógica basada en ruido, se propusieron procesos estocásticos genéricos con media cero y también se propuso un sistema de señales sinusoidales ortogonales como una versión de señal determinista del sistema lógico. El análisis matemático sobre errores estadísticos y energía de la señal se limitó a los casos de ruidos gaussianos y superposiciones como señales lógicas en el espacio lógico básico y sus productos y superposiciones de sus productos en el hiperespacio lógico (ver también. [4] En el cerebro posterior esquema lógico, [5] las señales lógicas eran (de manera similar a las señales neuronales) secuencias de picos unipolares generadas por un proceso de Poisson, y unificaciones teóricas de conjuntos (superposiciones) e intersecciones (productos) de diferentes secuencias de picos. Posteriormente, en los esquemas lógicos instantáneos basados en ruido [6] [7] y trabajos de computación, [8] también se utilizaron ondas telegráficas aleatorias (tiempo periódico, bipolares, con valor absoluto fijo de amplitud) como uno de los procesos estocásticos más simples disponibles. para NBL. Al elegir la amplitud de la unidad y las probabilidades simétricas, la onda telegráfica aleatoria resultante tiene una probabilidad de 0,5 de estar en el estado +1 o -1 que se mantiene durante todo el período del reloj.
Las puertas lógicas basadas en ruido se pueden clasificar según el método en el que la entrada identifica el valor lógico en la entrada. Las primeras puertas [3] [4] analizaron las correlaciones estadísticas entre la señal de entrada y los ruidos de referencia. La ventaja de estos es la robustez contra el ruido de fondo. La desventaja es la baja velocidad y la mayor complejidad del hardware. Las compuertas lógicas instantáneas [5] [6] [7] son rápidas, tienen baja complejidad pero no son robustas frente a ruidos de fondo. Con señales de tipo pico neural o con bipolarLas ondas de telégrafo aleatorio de amplitud absoluta unitaria y la aleatoriedad solo en el signo de la amplitud ofrecen puertas lógicas instantáneas muy simples. Entonces los dispositivos lineales o analógicos son innecesarios y el esquema puede operar en el dominio digital. Sin embargo, siempre que la lógica instantánea deba interconectarse con esquemas lógicos clásicos, la interfaz debe usar puertas lógicas basadas en correladores para una señal sin errores. [6]
Todos los esquemas lógicos basados en ruido enumerados anteriormente han demostrado ser universales. [3] [6] [7] Los artículos normalmente producen las puertas NOT y AND para probar la universalidad, porque tener ambas es una condición satisfactoria para la universalidad de una lógica booleana .