Tartalom
- A matematika pillantása
- Nincsenek hibák, nincs stressz - Az Ön életét megváltoztató szoftverek készítésének lépésről lépésre történő leírása az élet megsemmisítése nélkül
- Ternáriumi számítógépek a történelemben
- Az eset a ternária számára
- Tehát miért nem Ternary?
- A jövő számozási rendszere
- Következtetés
Forrás: Linleo / Dreamstime.com
Elvitel:
A háromoldalú számítás háromállapotú "trits" -re, nem pedig kétállapotú bitre támaszkodik. Ennek a rendszernek az előnyei ellenére ritkán használják.
Fry: „Bender, mi ez?”
Bender: „Ó, milyen szörnyű álom. Ons és nullák mindenütt ... és azt hittem, láttam egy kettőt! ”
Fry: „Csak álom volt, Bender. Nincs olyan, mint kettő. "
Bárki, aki ismeri a digitális számítástechnikát, ismeri a nullákat és azokat - beleértve a „Futurama” rajzfilm szereplőit. A nullák és az egyek a bináris nyelv építőkövei. De nem minden számítógép digitális, és semmi nem mondja, hogy a digitális számítógépeknek binárisnak kell lenniük. Mi lenne, ha egy base-3 rendszert használnánk a base-2 helyett? Lehet-e egy számítógép harmadik számjegyet elképzelni?
Ahogyan a számítástechnikai esszéstájékoztató, Brian Hayes megjegyezte: „Az embereket tízes számítják, a gépeket pedig kettõvel számolják.” Néhány bátor lélek merészelni harmadlagos alternatíva megfontolására. Louis Howell 1991-ben javasolta a TriINTERCAL programozási nyelvet az base-3 számozási rendszer használatával. És az orosz innovátorok néhány tucat base-3 gépet építettek több mint 50 évvel ezelőtt. De valamilyen okból a számozási rendszer nem érte el a szélesebb számítógépes világot.
A matematika pillantása
Tekintettel az itt található korlátozott helyre, néhány matematikai ötletet érintünk, hogy hátteret nyújtsunk nekünk. A téma mélyebb megértése érdekében nézze meg Hayes kitűnő „Harmadik bázis” című cikkét az amerikai tudós 2001. november / december számában.
Most nézzük meg a feltételeket. Mostanra valószínűleg felvette (ha még nem tudta), hogy a „ternária” szónak a harmadik számmal kell összefüggnie. Általában valami, ami háromoldalú, három részből vagy részből áll. A zenében egy hároméves forma három dalból álló dalforma. A matematikában a háromoldalú három azt jelenti, hogy alapot használnak. Vannak, akik inkább a trináris szót részesítik előnyben, valószínűleg azért, mert a (z) bináris szóra rímel.
Jeff Connelly néhány további kifejezést tárgyal a 2008. évi „Ternary Computing Testbed 3-Trit Computer Architecture” című cikkében. A „trit” egy kicsit háromszeres ekvivalense. Ha egy bit egy bináris számjegy, amelynek két értéke lehet egy, akkor a trit egy háromértékű számjegy, amelynek a három értéke bármelyik lehet. A trit egy bázis-3 számjegy. Egy „tryte” 6 trit lenne. Connelly (és talán senki más) egy „törzset” fél trit (vagy egy bázis-27 számjegy )ként definiál, és egy bázis-9 számjegyet „nit” -nek hív. (Az adatméréssel kapcsolatos további információkért lásd: A bitek megértése, byte-ok) és szorzóik.)
Nincsenek hibák, nincs stressz - Az Ön életét megváltoztató szoftverek készítésének lépésről lépésre történő leírása az élet megsemmisítése nélkül
Nem javíthatja a programozási képességeit, ha senki sem törődik a szoftver minőségével.
Ez mind kissé lenyűgöző lehet a matematikai laikusok számára (mint én), ezért csak egy másik koncepciót fogunk áttekinteni, hogy segítsünk nekünk megérteni a számokat. A háromkomponensű számítás három diszkrét állapotra vonatkozik, ám Connelly szerint maguk a háromoldalú számok különböző módon definiálhatók:
- Kiegyensúlyozatlan háromság - {0, 1, 2}
- Frakcionált kiegyensúlyozatlan háromság - {0, 1/2, 1}
- Kiegyensúlyozott háromság - {-1, 0, 1}
- Ismeretlen állapot logika - {F,?, T}
- Hármassebességű kódolású bináris - {T, F, T}
Ternáriumi számítógépek a történelemben
Itt nem sokat kell lefedni, mert ahogyan Connelly állította: „A trinari technológia viszonylag felfedezetlen terület a számítógépes építészet területén.” Noha lehet egy rejtett kincse az egyetemi kutatásnak a témában, nem sok base-3 számítógép készítette el. a termelésbe. A 2016. évi Hackaday Superconferencián Jessica Tank beszédet beszélt a háromoldalú számítógépen, amelyen az elmúlt években dolgozott. Még meg kell várni, hogy erőfeszítései növekedni fognak-e a homályosság elől.
De kicsit többet fogunk találni, ha 20 közepén visszatérünk Oroszországbath század. A számítógépet SETUN-nak hívták, a mérnök Nikolay Petrovich Brusentsov (1925–2014) volt. A neves szovjet matematikus, Szergej Lvovics Sobolev közreműködésével Brusentsov kutatócsoportot hozott létre a Moszkvai Állami Egyetemen, és háromoldalú számítógépes architektúrát tervezett, amelynek eredményeként 50 gép épülne fel. Ahogyan Earl T. Campbell kutatója állítja webhelyén, a SETUN „mindig is egyetemi projekt volt, amelyet a szovjet kormány nem támogatta teljes mértékben, és amelyet a gyár vezetése gyanúsan tekintett”.
Az eset a ternária számára
A SETUN a fentiek szerint kiegyensúlyozott háromoldalú logikát használt, {-1, 0, 1}. Ez a háromoldalú megközelítés általános megközelítése, és megtalálható Jeff Connelly és Jessica Tank munkájában is. "Talán a legszebb számrendszer a kiegyensúlyozott háromfős jelölés" - írja Donald Knuth a "A számítógépes programozás művészete" című könyvének kivonatában.
Brian Hayes a ternár nagy rajongója is. „Itt három pirítósot akarok ajánlani a 3. alaphoz, a háromoldalú rendszerhez. … Ők a Goldilocks választás a számozási rendszerek között: Ha a 2. alap túl kicsi és a 10. alap túl nagy, a 3. alap megfelelő. ”
Hayes egyik érve az alap-3 erényei iránt az, hogy ez a legközelebbi számozási rendszer az alaphoz-e, „a természetes logaritmusok alapja, számértéke körülbelül 2 718.” A matematikai bátorsággal magyarázza Hayes esszéist. hogy az base-e (ha ez praktikus lenne) lenne a leggazdaságosabb számozási rendszer. A természet mindenütt jelen van. És tisztán emlékszem Robertson úr, a középiskolai kémia tanár szavaira: „Isten számít e-ben”.
A háromoldalú terminál nagyobb hatékonysága a binárishoz képest a SETUN számítógép használatával szemléltethető. Hayes a következőket írja: „A Setun 18 hármas számból vagy tritből álló számokon működött, így a gép 387 420 489 számjegytartományt kapott. Egy bináris számítógépnek 29 bitre lenne szüksége e kapacitás eléréséhez… ”
Tehát miért nem Ternary?
Most visszatérünk a cikk eredeti kérdéséhez. Ha a háromoldalú számítástechnika sokkal hatékonyabb, miért nem használjuk őket? Az egyik válasz az, hogy a dolgok egyszerűen nem így történt. Olyan messzire értünk el a bináris digitális számítástechnikában, hogy elég nehéz lenne visszafordulni.Minthogy a Bender robotnak sem fogalma sincs, hogy miként számíthat nulla és egynél többet, a mai számítógépek olyan logikai rendszeren működnek, amely különbözik attól, amelyet bármely potenciális háromoldalú számítógép használna. Természetesen Bendert valahogy meg lehetne érteni a háromoldalú szöveg megértésével - de ez valószínűleg inkább szimuláció, mint újjátervezés.
Hayes szerint a SETUN maga sem vette észre a háromoldalú technológia nagyobb hatékonyságát. Azt mondja, hogy mivel az egyes triteket egy mágneses magban tárolták, "a háromoldalú előnyt elrontották". Úgy tűnik, hogy a megvalósítás ugyanolyan fontos, mint az elmélet.
Helyénvalónak tűnik a Hayes-ből származó kiterjesztett idézet:
Miért nem sikerült elkapni a 3. alapot? Egy egyszerű találgatás az, hogy megbízható háromállapotú eszközök egyszerűen nem léteztek, vagy túl nehéz voltak fejlesztésre. És amint a bináris technológia létrejött, a bináris chipek előállítási módszereibe való hatalmas beruházás felülmúlta volna a többi bázis kicsi elméleti előnyeit.
A jövő számozási rendszere
Bitekről és tritekről beszéltünk, de hallottál már a kvittáról? Ez a kvantumszámítás javasolt mértékegysége. A matematika kissé homályos lesz itt. A kvantumbit vagy kvbit a kvantuminformáció legkisebb egysége. Egy kbit több állapotban is létezhet egyszerre. Tehát, bár nem csupán a bináris két állapotát képviseli, ez nem teljesen azonos a háromoldalúval. (Ha többet szeretne megtudni a kvantumszámításról, olvassa el a következő részt: Miért lehet a kvantumszámítás a következő: Kapcsolja be a Big Data Highway-t.)
És azt gondoltad, hogy a bináris és a háromkomponensű nehéz! A kvantumfizika intuitív módon nem nyilvánvaló. Erwin Schrödinger osztrák fizikus egy gondolkodási kísérletet ajánlott fel, amely híresen Schrödinger macskája. Felkérjük egy percre, hogy gondolja be azt a forgatókönyvet, amelyben a macska egyszerre él és hal meg.
Néhányan itt szállnak le a buszról. Nevetséges azt javasolni, hogy egy macska életben és halott is lehet, de ez a kvantum-szuperpozíció lényege. A kvantummechanika lényege, hogy az objektumok mind a hullámok, mind a részecskék tulajdonságaival rendelkeznek. A számítógépes tudósok azon dolgoznak, hogy kihasználják ezeket a tulajdonságokat.
A jegyek szuperpozíciója a lehetőségek új világát nyitja meg. A kvantumszámítógépek várhatóan exponenciálisan gyorsabbak lesznek, mint a bináris vagy háromkomponensű számítógépek. A több kvbit állapot párhuzamossága a kvantumszámítógépet milliószor gyorsabbá teheti, mint a mai számítógép.
Következtetés
Mindaddig, amíg a kvantumszámítás forradalma mindent megváltoztat, a bináris számítástechnika status quo megmarad. Amikor Jessicát Tankot megkérdezték, hogy milyen felhasználási esetek merülhetnek fel a háromoldalú számítástechnika területén, a közönség felnyögött, amikor meghallotta a „tárgyak internetére” való hivatkozást, és ez lehet az ügy lényege. Hacsak a számítástechnikai közösség nem ért egyet egy rendkívül jó okkal, hogy felborítsa az almakocsit, és nem kéri a számítógépeiket, hogy hármasban számítsanak kettő helyett, a Benderhez hasonló robotok továbbra is binárisan gondolkodnak és álmodnak. Eközben a kvantumszámítás kora pont túlmutat a horizonton.