Remeterákok egy kísérleti számítógép alapjai
További Tech cikkek
- Az Instagram ezentúl korlátozza a politikai tartalmakat
- Japán szigorítana a mesterséges intelligencia fejlesztésén
- Elképesztő változáson esik át a Waze
- Fél évig akár féláron is használhatják a vezetékes internetet a Digi előfizetői
- Aggódik az Apple az iPhone miatt, biztonsági kockázatokat rejthet egy uniós szabályozás
A Kobe Egyetem kutatóinak kezdeményezése, hogy remeterák-rajok mozgását vizsgálva készítsenek számítógépes modellt, nem vadonatúj elképzelés. Az első, hasonló jellegű elméletek még az 1980-as években születtek: Edward Fredkin és Tommaso Toffoli a newtoni fizika törvényeire alapuló mechanikus számítógépet terveztek volna, amely a biliárdgolyók mozgása alapján hajtotta volna végre az utasításokat.
A hagyományos informatikai modellekkel szemben Fredkin és Toffoli számítógépe nem elektromos, hanem mechanikus jeleket használt volna; a kutatóknak épp az volt a célja, hogy a számítástudományok és a reverzibilis folyamatok kapcsolatát és azok összefüggéseit vizsgálja. A kutatók számítási rendszerében az információt kódolt formában továbbították volna, az adatfeldolgozás menete azonban hasonlóan működött volna, mint a hagyományos programkódoknál. Az információs alapegységek a biliárdgolyók jelenlétére vagy hiányára épültek volna – éppúgy, mint a hagyományos számítógépek az egyesekből és nullákból álló bináris kódra.
Ráknépség
Fredkin és Toffoli elméletét Yukio-Pegio Gunji ültette át a gyakorlatba a Kobe Egyetem kutatóival. A tudósok gyakorlatilag megépítették a biliárdgolyó-komputert, csak ők nem a golyók, hanem a remeterákok mozgását használták információs alapegységként. A kutatók rajokba rendeződött remeterákok mozgását vizsgálták előre meghatározott, korlátozott környezetben, hogy különböző logikai kapukat hozzanak létre.
A kísérlethez a Mictyris guinotae fajt használták fel, amelyek sekély vízben élnek, százezres kolóniákat alkotva. Apály idején a remeterákok hatalmas rajokba rendeződnek. Viselkedésük ilyenkor kétféle: a szélen álló egyedek agresszíven próbálják irányítani a rajt, szigorúan terelgetve a csoportot haladás közben. A raj közepén található példányok ugyanakkor kevésbé kiszámíthatóan mozognak, de gyakorlatilag szomszédjaik mozgásához próbálnak igazodni. A raj szélén elhelyezkedő rákok mindig megpróbálnak beljebb kerülni, ilyenkor pedig egy másik egyed kerül a helyükre.
Ha a raj zárt térbe kerül – például szűk falak közé –, a rákok közelről követik a falat; ez nagyjából egy guruló golyó viselkedésére hasonlít. A rákok viselkedését könnyű befolyásolni: ha például egy ragadozó madár árnyékát vetik rájuk, igyekeznek kikerülni az árnyékból, és sietve továbbhaladnak. Amikor két raj összetalálkozik, összeolvadnak, a két csoport pedig egységet alkotva halad tovább.
Útvesztőben
A rákok viselkedésének megfigyelése után az egyetemi kutatócsoport olyan csatornahálózatot épített ki, amelyek a logikai kapukhoz hasonlóan működnek. Az első kísérlet idején beavatkozás nélkül engedték szabadon a rákokat az útvesztőben, a másodiknál viszont több csoportra osztottak negyven rákot, és hamis ragadozómadár-árnyékokkal manipulálták őket.
A rákok mozgását elemezve a kutatók megállapították, hogyan lehetséges digitális logikai VAGY-kaput (OR gate-et) létrehozni ezzel az eljárással, de egy másik fajta logikai átjáró, az ÉS-kapu (AND gate-ek) megalkotása már problémákba ütközött. Ehhez ugyanis az kellett volna, hogy a rákrajok három választható út egyikén indultak volna el, az elvégzett kísérletek alatt ez viszont nem volt sem kiszámítható, sem kontrollálható. Ez a jövőben még változhat: a kutatók jelenleg arra készülnek, hogy a rákok számára természetesebbnek ható környezetben is megismételjék a kísérletet.
A Kobe Egyetem kutatásának jelentősége abban rejlik, hogy a tudósok olyan, az eddig használt megoldásoktól jelentősen eltérő számítógépes modellt létrehozni, amely a bináris kódban használt nullákat és egyeseket nem elektromos, hanem organikus módon tudta leképezni – ilyesmire pedig korábban még sosem volt példa.