Вчені в Японії створили комп'ютер, що працює на крабах

Японські вчені створили процесор, який будує логічні операції на пересуванні крабів-солдатів виду Mictyris guinotae в обмеженому просторі.

Про це сказано в статті, розміщеній в електронній бібліотеці Корнеллського університету.

Раніше британські вчені створили біочіп, в якому замість традиційних транзисторів "працював" гриб Physarum polycephalum і хімічний комп’ютер, в основі роботи якого лежить кристалізація ацетату натрію, в твердому стані відомого як "гарячий лід". Основою для цього дослідження стали експерименти, зроблені в 80-х роках американськими вченими Едом Фрідкіним і Томмазо Тоффолі (Ed Fredkin, Tommaso Toffoli), які намагалися побудувати обчислення на "поведінці" більярдних куль.

"Більярдним" процесором був простір, в якому пересувалися кулі, інформація кодувалася за допомогою двох станів системи – наявності і відсутності куль. Логічними операціями були "пригоди з наслідками": зіткнення куль і подальший їхній рух з прискоренням або незіткнення і продовження руху з тією ж швидкістю.

Вчені з японського університету Кобе, дотримуючись схожої логіки, створили геометрично організований простір, в якому замість куль пересувалися краби. В таких умовах, як стверджують вчені, хаотичні пересування ракоподібних, які можна спостерігати в природі, підпорядковані порядку.

"Крабовий процесор" складається з коридорчиків, якими запускають тварин. Для відпрацювання функції "І" (AND) слугує коридорчик з двома входами і одним виходом, для функції "АБО" (OR) – хрестоподібний лабіринт з двома входами і трьома виходами. Цю систему можна програмувати для балістичних задач, таких само, які "вирішували" більярдні кулі.

Таким чином, японські вчені, застосувавши логіку "процесора більярдних куль", вперше створили біофізичне середовище для обчислень, коли одиницями бінарної логіки є окремі живі істоти, а логічні операції будуються на їх переміщенні в просторі, наголошується в повідомленні.

На думку вчених, всі природні процеси можуть бути використані для програмування – тобто побудови системи логічних операцій для вирішення деяких задач.

Як основу для обчислень можна використовувати динамічне середовище – таке, в якому що-небудь відбувається в часі і просторі. При цьому середовище може бути будь-яким – хімічним, фізичним або біологічним. Зміни середовища можна представити як логічні операції, після чого, спираючись на них, програмувати й обчислювати.

Такі "неконвенційні" процесори здатні вирішувати просторові завдання (наприклад, щодо виходу з лабіринту), завдання з балістики і працювати в режимі так званих нейромережевих обчислень.

Дослідження в цьому напрямку ведуться з 80-х років XX століття в надії, що нетрадиційні способи обчислення допоможуть створити більш енергоефективні комп’ютери, максимально пристосовані для вирішення вузькоспеціалізованих завдань.

Краби-солдати виду Mictyris guinotae поширені в дрібних лагунах на узбережжях островів Тихого океану і формують великі колонії кількістю від кількох сотень до кількох сотень тисяч особин.

Перш ніж поміщати тварин в лабораторні умови, вчені спостерігали за крабами в затоці Фунаура (Funaura Bay) на японському острові Іріомоте (Iriomote) і створили модель, що відображає взаємодію між сусідами по колонії і порядок "вишикування" особин у будь-яких пересуваннях.

За нормальних умов рух окремих особин в колонії – безперервний і хаотичний, він нагадує роїння комах, однак за наявності небезпеки колонія діє спільно.

Вчені в своїй статті підкреслюють, що жоден краб в процесі дослідження не постраждав, не загинув і не отримав каліцтва. Експерименти займали небагато часу, після їх завершення всіх особин привезли в бухту Фунаура, і відпустили "за місцем проживання".