Gli scienziati informatici costruiscono computer usando sciami di granchi

Uno dei temi caldi dell'informatica è lo studio delle forme di calcolo non convenzionali.

Ciò è motivato da due linee di pensiero. Il primo è che in teoria i computer ordinari sono estremamente inefficienti dal punto di vista energetico, circa otto ordini di grandezza peggiori di quanto teoricamente possibile. Il secondo è pratico: la natura ha evoluto molte forme di calcolo molto più efficienti per compiti specifici come il riconoscimento di schemi.

Chiaramente, dovremmo essere in grado di fare molto meglio, da qui l'interesse per diversi modi di fare le cose.

Vari gruppi hanno provato a fare calcoli con sostanze esotiche come sostanze chimiche come il ghiaccio caldo e persino con un organismo unicellulare chiamato muffa melmosa.

Oggi esaminiamo una delle variazioni più curiose su questo tema: un computer che sfrutta il comportamento brulicante dei granchi soldato.

Innanzitutto, un piccolo background sulla teoria alla base di questa idea. All'inizio degli anni '80, un paio di informatici, Ed Fredkin e Tommaso Toffoli, hanno studiato come fosse possibile costruire un computer con le palle da biliardo.

L'idea è che un canale porti informazioni codificate sotto forma di presenza o assenza di palle da biliardo. Questa informazione viene elaborata attraverso porte in cui le palle da biliardo si scontrano ed emergono in una direzione che è il risultato della balistica della collisione, oppure non si scontrano ed emergono con le stesse velocità.

Ora Yukio-Pegio Gunji dell'Università di Kobe in Giappone e un paio di amici hanno costruito quello che è essenzialmente un computer per la palla da biliardo usando i granchi soldato. Dimostriamo che sciami di granchi soldato possono implementare porte logiche se collocati in un ambiente geometricamente vincolato, dicono.

Queste creature sembrano essere particolarmente adatte a questa forma di elaborazione delle informazioni. Vivono sotto la sabbia nelle lagune di marea ed emergono con la bassa marea in sciami di centinaia di migliaia.

La cosa interessante dei granchi è che sembrano dimostrare due distinte forme di comportamento. Quando sono nel mezzo di uno sciame, seguono semplicemente chiunque si trovi nelle vicinanze. Ma quando si trovano sull'orlo di uno sciame, cambiano.

Improvvisamente, diventano leader aggressivi e caricano in lontananza acquosa con il loro sciame al seguito, finché per qualche incidente di turbolenza si ritrovano di nuovo all'interno dello sciame.

Questo risulta essere un comportamento estremamente robusto che può essere facilmente controllato. Quando viene posizionato vicino a un muro, un leader seguirà sempre il muro in una direzione che può essere controllata seguendo lo sciame dall'alto per imitare la presenza degli uccelli predatori che mangiano i granchi.

In queste condizioni, uno sciame di granchi seguirà un muro come una palla da biliardo che rotola.

Quindi cosa succede quando due palline di granchio si scontrano? Secondo gli esperimenti di Gunji e compagni, le sfere si fondono e continuano in una direzione che è la somma delle loro velocità.

Inoltre, il comportamento è notevolmente resistente al rumore, in gran parte perché i comportamenti individuali del granchio generano un rumore indistinguibile dal rumore esterno. Queste creature si sono evolute per far fronte al rumore.

Ciò ha immediatamente suggerito una potenziale applicazione nell'informatica, affermano Gunji e co. Se le palle di granchio si comportano come palle da biliardo, dovrebbe essere semplice costruire uno schema di canali che agiscano come una porta logica.

Ed è esattamente quello che hanno fatto Gunji e co. Questi ragazzi hanno prima simulato il comportamento di un computer granchio soldato in speciali schemi di canali. Poi ne hanno costruito uno nel loro laboratorio per testare l'idea con dei veri granchi.

Ad essere onesti, i risultati sono stati contrastanti. Mentre Gunji e compagni scoprirono di poter costruire un cancello OR decente usando i granchi soldato, il loro cancello AND era molto meno affidabile.

Tuttavia, sono i primi giorni e dicono che potrebbe essere possibile produrre risultati migliori rendendo le condizioni all'interno del computer più favorevoli ai granchi. (Nessun granchio è stato maltrattato durante la realizzazione del proprio computer, affermano Gunji e co.)

Ecco qua: un computer in cui i portatori di informazioni pullulano di palline di granchi soldato.

Non una frase che ti aspetti di leggere tutti i giorni. Ma sicuramente non passerà molto tempo prima che tutti noi abbiamo uno di questi sui nostri desktop.

Rif: http:// arxiv.org/abs/1204.1749 : Robusto cancello a sfera di granchio soldato

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