당구공 컴퓨터

Billiard-ball computer
AND 게이트의 프레드킨과 토폴리빌리어드 볼 모델.하나의 당구공이 입력 0인 또는 1인을 통해 게이트에 도착하면 방해받지 않고 장치를 통과해 0아웃 또는 1아웃을 통해 빠져나간다.그러나 0인 당구공이 1인 당구공으로 동시에 도착하는 경우, 장치 왼쪽 상단 모서리에서 서로 충돌하고, 장치 오른쪽 하단 모서리에서 서로 방향을 바꿔 다시 충돌하게 된다.그런 다음 한 공은 1아웃을 통해 빠져나오고 다른 공은 하부 AND 출력을 통해 빠져나간다.따라서, AND-출력으로부터 방출되는 공의 존재는 0-in과 1-in에서 공의 존재를 입력으로 삼는 AND 게이트의 출력과 논리적으로 일치한다.

보수논리회로의 일종인 당구공 컴퓨터는 1982년 에드워드 프레드킨과 토마소 토폴리가 제안한 뉴턴 역학을 기반으로 한 가역형 기계컴퓨터의 이상화된 모델이다.[1]기존 컴퓨터처럼 전자신호를 사용하는 대신 볼이 완벽하게 튀는 버퍼로 만들어진 마찰이 없는 환경에서 구형 당구공의 움직임에 의존한다.물리학에서 연산 과정과 가역 과정 사이의 관계를 조사하기 위해 고안되었다.

당구공으로 회로 시뮬레이션

이 모델은 회로의 와이어가 볼 중 하나가 이동할 수 있는 경로에 해당하는 부울 회로를 시뮬레이션하는데 사용할 수 있으며, 와이어의 신호는 해당 경로에 볼이 있거나 없을 때 인코딩되며, 회로의 게이트는 경로가 교차하는 지점에서 볼의 충돌에 의해 시뮬레이션된다.특히 공과 그 주위의 버퍼의 경로를 설정해 가역형 토폴리 게이트를 형성할 수 있으며, 여기서 다른 부울 논리 게이트를 시뮬레이션할 수 있다.따라서 적절히 구성된 당구공 컴퓨터를 사용하여 계산 작업을 수행할 수 있다.[2]

다른 계산 모델에서 당구공 시뮬레이션

블록 셀룰러 오토마타, 2차 셀룰러 오토마타 등 여러 종류의 가역 셀룰러 오토매틱에서 당구공 컴퓨터를 시뮬레이션할 수 있다.이러한 시뮬레이션에서 볼은 축 평행 방향으로만 일정한 속도로 이동할 수 있으며, 어떤 경우에도 논리 회로를 시뮬레이션하기 위해 당구공 모델을 사용할 때 이미 존재했다고 가정한다.공과 버퍼 모두 살아있는 세포의 특정 패턴에 의해 시뮬레이션되며, 이러한 세포 자동 시뮬레이션에서 볼이 움직이는 영역은 죽은 세포의 영역에 의해 시뮬레이션된다.[3]

당구공 컴퓨터 디자인을 바탕으로 한 논리 관문도 당구공 대신 멕티리스 기노태 종의 살아있는 군게를 이용해 작동하도록 만들어졌다.[4][5][6]

참고 항목

참조

  1. ^ Fredkin, Edward; Toffoli, Tommaso (1982), "Conservative logic", International Journal of Theoretical Physics, 21 (3–4): 219–253, Bibcode:1982IJTP...21..219F, doi:10.1007/BF01857727, MR 0657156, S2CID 37305161.
  2. ^ Durand-Lose, Jérôme (2002), "Computing inside the billiard ball model", in Adamatzky, Andrew (ed.), Collision-Based Computing, Springer-Verlag, pp. 135–160, doi:10.1007/978-1-4471-0129-1_6, ISBN 978-1-4471-0129-1.
  3. ^ Margolus, N(1984년),"계산의Physics-like 모델", 자연학 D:비선형 현상, 10(1–2):81–95, Bibcode:1984PhyD...10...81M, doi:10.1016(84)90252-5.울프램, 스티븐(1986년)이론과 세포 자동자, 복잡한 시스템에 고급 시리즈, 제1권, 세계 과학,를 대신하여 서명함. 232–246, Bibcode:1986taca.book의 응용에.... Reprinted.w
  4. ^ 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.
  5. ^ Solon, Olivia (April 14, 2012), "Computer Built Using Swarms Of Soldier Crabs", Wired.
  6. ^ Aron, Jacob (April 12, 2012), "Computers powered by swarms of crabs", New Scientist, archived from the original on 2012-04-13.