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ビリヤードボールコンピュータは、保存論理回路の一種で、ニュートン力学に基づく可逆 機械コンピュータの理想化されたモデルであり、1982年にエドワード・フレドキンとトマソ・トフォリによって提案されました。[1]従来のコンピュータのように電子信号を使用する代わりに、ボールが完璧に跳ね返るバッファでできた摩擦のない環境での球状のビリヤードボールの動きに依存しています。これは、計算と物理学の可逆プロセスとの関係を調査するために考案されました。
ビリヤードボールを使った回路シミュレーション
このモデルは、ブール回路をシミュレートするために使用できます。ブール回路では、回路の配線はボールの 1 つが移動するパスに対応し、配線上の信号はそのパス上のボールの有無によってエンコードされ、回路のゲートはパスが交差するポイントでのボールの衝突によってシミュレートされます。特に、ボールのパスとその周囲のバッファーを設定して可逆的なToffoli ゲートを形成することができ、そこから他のブール論理ゲートをシミュレートできます。したがって、適切に構成されたビリヤードボール コンピューターを使用して、任意の計算タスクを実行できます。[2]
他の計算モデルでビリヤードボールをシミュレートする
ビリヤードボールコンピュータは、ブロックセルオートマトンや2次セルオートマトンなど、いくつかの種類の可逆セルオートマトンでシミュレートできます。これらのシミュレーションでは、ボールは軸に平行な方向に一定速度でのみ移動できますが、これはビリヤードボールモデルを使用して論理回路をシミュレートする際にすでに存在していた仮定です。これらのセルオートマトンシミュレーションでは、ボールとバッファーの両方が特定のパターンのライブセルによってシミュレートされ、ボールが移動するフィールドはデッドセルの領域によってシミュレートされます。[3]
ビリヤードボールコンピュータ設計に基づく論理ゲートは、ビリヤードボールの代わりにミクティリス・ギノタエという種の生きたカニを使って動作するようにも作られている。 [4] [5] [6]
参照
参考文献
- ^ Fredkin, Edward ; Toffoli, Tommaso (1982)、「保守的論理」、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)、「ビリヤードボールモデル内のコンピューティング」、Adamatzky, Andrew (編)、『Collision-Based Computing』、Springer-Verlag、pp. 135–160、doi :10.1007/978-1-4471-0129-1_6、ISBN 978-1-4471-0129-1。
- ^ Margolus, N. (1984)、「物理学のような計算モデル」、Physica D: 非線形現象、10 (1–2): 81–95、Bibcode :1984PhyD...10...81M、doi :10.1016/0167-2789(84)90252-5. Wolfram, Stephen (1986)、セルオートマトン理論と応用、複雑系に関する先進シリーズ、第 1 巻、World Scientific、pp. 232–246、Bibcode :1986taca.bookに再録.....W。
- ^ 郡司、ユキオ＝ペジオ;西山雄太; 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、S2CID 14365421。
- ^ ソロン、オリビア（2012年4月14日）「ソルジャークラブの群れを使って作られたコンピューター」、Wired。
- ^ Aron, Jacob (2012年4月12日)、「カニの群れで動くコンピューター」、New Scientist、2012年4月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。