Científicos informáticos construyen un supercolisionador autómata celular

Uno de los primeros descubrimientos en el Juego de vida era el planeador, un patrón que se perpetúa a sí mismo que se mueve en diagonal a través de la rejilla en un autómata celular.

Los planeadores son importantes porque transmiten información en este mundo virtual. También hacen cosas interesantes. Cuando los planeadores chocan, pueden formar objetos más complejos, como cañones de planeadores. Cuando golpean otros objetos, pueden empujarlos o tirar de ellos.

De hecho, los planeadores se pueden organizar de manera que procesen información como puertas lógicas. Los informáticos no tardaron mucho en demostrar que tales arreglos se pueden hacer computacionalmente equivalentes a una máquina de Turing. En otras palabras, los planeadores pueden calcular.

Esa idea ha despertado el interés de varios informáticos a lo largo de los años. (Uno de los más importantes es Stephen Wolfram, que ha caracterizado minuciosamente las propiedades computacionales del autómata celular y ha publicado sus ideas como Un nuevo tipo de ciencia).

Esta forma de pensar plantea una pregunta interesante: ¿cómo se construye una computadora útil con planeadores?

En 2002, a Tommasso Tofoli de la Universidad de Boston se le ocurrió una idea interesante. Los planeadores no son las únicas partículas que se mueven en el Juego de la Vida. Hay muchos otros con diferentes propiedades como la velocidad y la forma. Cuando estos chocan, pueden formar otras partículas que fluyen en otras direcciones.

Pero aquí está la cuestión. Cada partícula no es más que una cadena de bits. Cuando una partícula interactúa con otra, las cadenas de bits pueden terminar modificándose para producir otras cadenas de bits. La idea de Toffoli fue comprender que este proceso es esencialmente un cálculo y que los supercolombinadores planeadores podrían realizar cálculos complejos.

Hoy, Genaro Martínez de la Universidad del Oeste de Inglaterra en Bristol y algunos amigos anuncian que han creado y probado un ciclotrón de planeador de este tipo.

Hacer un dispositivo de este tipo no es del todo sencillo. Las partículas en un autómata celular tienden a moverse en línea recta, por lo que un desafío es encontrar formas de dirigir los rayos para que colisionen. Martinez y sus colegas resuelven esto enrutando los haces más allá de otras estructuras virtuales que se comportan como los imanes en los aceleradores de partículas reales, haciendo que las partículas se alineen a medida que pasan.

Y, para poner la guinda del pastel, Martínez y compañía han diseñado colisiones entre enjambres de planeadores de tal manera que realizan cálculos.

Eso es impresionante, pero ¿por qué es más útil que otras formas de cálculo? La respuesta es doble. Primero, Martiniez y sus amigos dicen que estos supercolisionadores pueden emular toda una clase de colisiones naturales que de otra manera serían difíciles de modelar. Están pensando en cosas como torceduras, respiraderos y solitones en cadenas moleculares, phasons en cuasicristales, torceduras en ferromagnetos, etc.

Este tipo de computación basada en colisiones tiene una gran ventaja sobre la computación convencional porque ya comparte muchas propiedades en común con el sistema que está emulando. Eso tiene el potencial de hacer que el modelado sea más fácil y más preciso.

La segunda razón es que bien puede ser posible crear ciclotrones de planeadores utilizando ciertos tipos de cadenas de polímeros, que pueden comportarse como autómatas celulares. Si esto fuera posible, un cálculo obligaría a un sistema físico relativamente simple a simular el comportamiento de uno mucho más complejo.

Ese es un gran premio, si se puede lograr. Y ahí radica el problema. No hay escasez de ideas prometedoras e incluso prototipos de formas no convencionales de computación (hemos visto algunas de este grupo en la Universidad del Oeste de Inglaterra antes). Pero con la excepción de la computación cuántica, los ejemplos de aplicaciones realmente útiles son todavía pocos y distantes entre sí.

Martínez y compañía dicen que están trabajando en la construcción de supercolisionadores a partir de cadenas de polímeros. Estaremos observando para ver cómo les va.

Ref: arxiv.org/abs/1105.4332 : Supercolisionadores de autómatas celulares

esconder