Новый японский компьютер работает на живых крабах

В рамках работы ученые решили на практике реализовать идею бильярдного компьютера. В такой теоретической машине вычисления основаны на динамике бильярдов — конечного набора шаров, которые движутся в некотором геометрическом окружении (например, по бильярдному столу сложной формы). При столкновении шары разлетаются по законам физики. В простейшем случае данные кодируются начальными положениями и скоростями шаров.

В своем компьютере ученые предложили использовать вместо шаров стайки крабов Mictyris guinotae. Сначала специалисты смоделировали движение ракообразных на компьютере. Правила их перемещения были достаточно простыми: крабы в центре группы двигались туда, куда и их соседи, поэтому движением всей группы управляли только ракообразные по краям. Чтобы контролировать направление движения животных, ученые использовали обычную тень, которая имитировала тень от птиц — главных врагов крабов в естественной природе.

При встрече две группы крабов объединялись в одну, что эквивалентно динамике движения «мягких» бильярдных шаров, причем вектор скорости этой группы оказывается сонаправлен с суммой векторов скоростей двух исходных. Используя такую модель, ученые смогли построить на компьютере систему коридоров, в которых двигались крабы, реализующую простейшие логические операции — сложение (OR), умножение (AND) и отрицание (NOT). При этом наличие крабов в коридоре соответствовало единице, а отсутствие — нулю.

После тестирования ученые собрали действующую модель крабового компьютера с участием нескольких десятков ракообразных M. guinotae. Компьютер представлял собой систему коридоров с пластиковыми стенками. По словам исследователей, реализация логического сложения работала хорошо, а логическое умножение функционировало довольно неустойчиво.

В настоящее время активно изучается вопрос создания нетрадиционных компьютеров. Считается, что в перспективе компьютеры, основанные, например, на химических процессах, смогут выполнять ряд вычислений эффективнее, чем традиционные.