Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Хаос-вычисления - это идея использования хаотических систем для вычислений . В частности, можно сделать так, чтобы хаотические системы производили все типы логических вентилей и в дальнейшем позволяли им трансформироваться друг в друга.

Введение [ править ]

Хаотические системы порождают большое количество паттернов поведения и нерегулярны, потому что переключаются между этими паттернами. Они проявляют чувствительность к начальным условиям, что на практике означает, что хаотические системы могут очень быстро переключаться между шаблонами.

Современные цифровые компьютеры выполняют вычисления на основе цифровых логических операций, реализованных на самом низком уровне в виде логических вентилей . Есть по существу семь основных логических функций реализованы в виде логических элементов: И , ИЛИ , НЕ , НЕ - , NOR , XOR и XNOR .

Логический вентиль хаотического морфинга состоит из общей нелинейной схемы, которая демонстрирует хаотическую динамику, порождающую различные паттерны. Механизм управления используется для выбора шаблонов, которые соответствуют различным логическим элементам. Чувствительность к начальным условиям используется для чрезвычайно быстрого переключения между различными шаблонами (хорошо в соответствии с тактовым циклом компьютера).

Хаотический морфинг [ править ]

В качестве примера того, как работает хаотический морфинг, рассмотрим общую хаотическую систему, известную как логистическая карта . Эта нелинейная карта очень хорошо изучена из-за ее хаотического поведения, а ее функциональное представление дается следующим образом:

.

В этом случае значение x является хаотическим, когда r > ~ 3,57 ... и быстро переключается между различными шаблонами в значении x при повторении значения n . Простой пороговый контроллер может контролировать или направлять хаотическую карту или систему для создания одного из множества паттернов. Контроллер в основном устанавливает порог на карте таким образом, что если итерация («хаотическое обновление») карты принимает значение x, которое лежит выше заданного порогового значения, x *, тогда выход соответствует 1, в противном случае соответствует 0. Затем можно реконструировать хаотическую карту, чтобы создать справочную таблицу пороговых значений, которая надежно производит любую из операций логического элемента. [1] [2][3] Так как система хаотична, мы можем переключаться между различными воротами («паттернами») экспоненциально быстро.

ChaoGate [ править ]

То же самое, Пример вычислений Хаоса 1.jpg

ChaoGate является реализацией хаотического морфингом логического элемента , разработанного изобретателем технологии William Ditto, наряду с Садешна Синха и К. Murali. [4] [5]

Хаотический компьютер, состоящий из решетки ChaoGates, был продемонстрирован Chaologix Inc.

Исследование [ править ]

Недавние исследования показали, как хаотические компьютеры могут быть задействованы в отказоустойчивых приложениях с помощью динамических методов обнаружения сбоев. [6] Также было продемонстрировано, что многомерные динамические состояния, доступные в одном ChaoGate, могут быть использованы для реализации параллельных вычислений хаоса, [7] [8] и, например, эта параллельная архитектура может привести к созданию SR-подобного элемента памяти через один ChaoGate. [7] В качестве другого примера было доказано, что любая логическая функция может быть построена непосредственно из одного ChaoGate. [9]

Хаос позволяет найти порядок в таких разнообразных системах, как атмосфера, биение сердца, жидкости, сейсмология, металлургия, физиология или поведение фондового рынка. [10]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Синха, Судешна; То же, Уильям (1998). «Расчет на основе динамики». Письма с физическим обзором . Американское физическое общество (APS). 81 (10): 2156–2159. DOI : 10.1103 / physrevlett.81.2156 . ISSN  0031-9007 .
  2. ^ Синха, Судешна; То же, Уильям Л. (1999-07-01). «Вычисления с распределенным хаосом». Physical Review E . Американское физическое общество (APS). 60 (1): 363–377. DOI : 10.1103 / physreve.60.363 . ISSN 1063-651X . 
  3. ^ Munakata, T .; Sinha, S .; То же, WL (2002). «Хаос-вычисления: реализация фундаментальных логических вентилей с помощью хаотических элементов». IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). 49 (11): 1629–1633. DOI : 10.1109 / tcsi.2002.804551 . ISSN 1057-7122 . 
  4. ↑ Мэтью Финнеган (16 ноября 2010 г.). «Ученые используют теорию хаоса для создания нового чипа. У Chaogate есть захватывающие перспективы обработки» . TechEYE.net. Архивировано из оригинального 12 мая 2014 года . Проверено 15 октября 2012 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  5. ^ «Метод и устройство для хаотического вычислительного модуля», W. Ditto, S. Sinha и K. Murali, патент США № 07096347 (22 августа 2006 г.). Патент США 8,520,191
  6. ^ Jahed-Motlagh, Mohammad R .; Киа, Бехнам; Ditto, William L .; Синха, Судешна (2007). «Отказоустойчивость и обнаружение в хаотических компьютерах». Международный журнал бифуркаций и хаоса . World Scientific Pub Co Pte Lt. 17 (06): 1955-1968. DOI : 10.1142 / s0218127407018142 . ISSN 0218-1274 . 
  7. ^ a b Cafagna, D .; Грасси, Г. (2005). Вычисление на основе хаоса через схему Чуа: параллельные вычисления с применением к триггеру SR . Международный симпозиум по сигналам, схемам и системам. 2 . IEEE. п. 749-752. DOI : 10.1109 / isscs.2005.1511349 . ISBN 0-7803-9029-6.
  8. ^ Синха, Судешна; Мунаката, Тошинори; То же, Уильям Л. (19 февраля 2002 г.). «Параллельные вычисления с расширенными динамическими системами». Physical Review E . Американское физическое общество (APS). 65 (3): 036214. DOI : 10,1103 / physreve.65.036214 . ISSN 1063-651X . 
  9. ^ Pourshaghaghi Хамид Реза; Киа, Бехнам; То же, Уильям; Джахед-Мотлаг, Мохаммад Реза (2009). «Реконфигурируемые логические блоки на основе хаотической схемы Чуа». Хаос, солитоны и фракталы . Elsevier BV. 41 (1): 233–244. DOI : 10.1016 / j.chaos.2007.11.030 . ISSN 0960-0779 . 
  10. ^ Соучек, Бранко. Динамическое, генетическое и хаотическое программирование: серия компьютерных технологий шестого поколения . John Wiley & Sons, Inc. стр. 11. ISBN 0-471-55717-X.
  • «10 самых крутых технологий, о которых вы никогда не слышали - Chaos Computing», PC Magazine, Vol. 25, № 13, стр. 66, 8 августа 2006 г. [1]
  • «Логика из хаоса», MIT Technology Review, 15 июня 2006 г. [2]
  • «Использование контролируемых откликов хаотических элементов для разработки конфигурируемого оборудования», У.Л. Дитто и С. Синха, Философские труды Королевского общества, Лондон, A, 364, стр. 2483–2494 (2006) doi : 10.1098 / rsta.2006.1836 .
  • «Хаос-вычисления: идеи и реализации» Уильям Л. Дитто, К. Мурали и С. Синха, Philosophical Transactions of the Royal Society London A, (2007) doi : 10.1098 / rsta.2007.2116 .
  • «Экспериментальная реализация фундаментального логического элемента ИЛИ-НЕ с использованием хаотической схемы», K. Murali, Sudeshna Sinha и William L. Ditto Phys. Ред. E 68, 016205 (2003). DOI : 10.1103 / PhysRevE.68.016205
  • «Реализация ворот NOR с помощью хаотической схемы Чуа», К. Мурали, Судешна Синха и Уильям Л. Дитто, Международный журнал бифуркации и хаоса, Vol. 13, № 9, с. 1–4, (2003). DOI : 10,1142 / S0218127403008053
  • «Отказоустойчивость и обнаружение в хаотических компьютерах» М.Р. Джахед-Мотлаг, Б. Киа, В.Л. Дитто и С. Синха, Международный журнал бифуркации и хаоса 17, 1955-1968 (2007) doi : 10,1142 / S0218127407018142
  • «Вычисления на основе хаоса через схему Чуа: параллельные вычисления с применением к триггеру SR» D. Кафанья, Г. Грасси, Международный симпозиум по сигналам, схемам и системам, ISSCS 2005, том: 2, 749-752 (2005) doi : 10.1109 / ISSCS.2005.1511349
  • «Параллельные вычисления с расширенными динамическими системами» С. Синха, Т. Мунаката и У.Л. Дитто; Physical Review E, 65 036214 [1-7] (2002) doi : 10.1103 / PhysRevE.65.036214