Científicos informáticos construyen una computadora utilizando enjambres de cangrejos

Uno de los temas candentes de la informática es el estudio de formas no convencionales de computación.

Esto está motivado por dos líneas de pensamiento. La primera es teórica: las computadoras ordinarias son enormemente ineficientes desde el punto de vista energético, unos ocho órdenes de magnitud peor de lo que es teóricamente posible. El segundo es práctico: la naturaleza ha desarrollado muchas formas de computación mucho más eficientes para tareas específicas como el reconocimiento de patrones.

Claramente, deberíamos poder hacerlo mucho mejor, de ahí el interés en diferentes formas de hacer las cosas.

Varios grupos han intentado computar con sustancias exóticas como productos químicos como el hielo caliente e incluso con un organismo unicelular llamado moho de limo.

Hoy, veremos una de las variaciones más curiosas de este tema: una computadora que explota el comportamiento de enjambre de cangrejos soldados.

Primero, un poco de antecedentes sobre la teoría detrás de esta idea. A principios de los 80, un par de informáticos, Ed Fredkin y Tommaso Toffoli, estudiaron cómo sería posible construir una computadora con bolas de billar.

La idea es que un canal lleve información codificada en forma de presencia o ausencia de bolas de billar. Esta información se procesa a través de puertas en las que las bolas de billar chocan y emergen en una dirección que es el resultado de la balística de la colisión, o no chocan y emergen con las mismas velocidades.

Ahora, Yukio-Pegio Gunji de la Universidad de Kobe en Japón y un par de amigos han construido lo que es esencialmente una computadora de bolas de billar utilizando cangrejos soldados. Demostramos que enjambres de cangrejos soldados pueden implementar puertas lógicas cuando se colocan en un entorno con restricciones geométricas, dicen.

Estas criaturas parecen ser especialmente adecuadas para esta forma de procesamiento de información. Viven bajo la arena en lagunas de marea y emergen durante la marea baja en enjambres de cientos de miles.

Lo interesante de los cangrejos es que parecen demostrar dos formas distintas de comportamiento. Cuando están en medio de un enjambre, simplemente siguen a quien esté cerca. Pero cuando se encuentran al borde de un enjambre, cambian.

De repente, se convierten en líderes agresivos y se adentran en la distancia acuática con su enjambre a remolque, hasta que por algún accidente de turbulencia se encuentran nuevamente dentro del enjambre.

Esto resulta ser un comportamiento enormemente robusto que se puede controlar fácilmente. Cuando se coloca al lado de una pared, un líder siempre seguirá la pared en una dirección que se puede controlar siguiendo al enjambre desde arriba para imitar la presencia de las aves depredadoras que se comen a los cangrejos.

En estas condiciones, un enjambre de cangrejos seguirá una pared como una bola de billar rodante.

Entonces, ¿qué sucede cuando chocan dos bolas de cangrejo? Según los experimentos de Gunji y compañía, las bolas se fusionan y continúan en una dirección que es la suma de sus velocidades.

Es más, el comportamiento es notablemente resistente al ruido, en gran parte porque los comportamientos individuales del cangrejo generan un ruido que es indistinguible del ruido externo. Estas criaturas han evolucionado para hacer frente al ruido.

Eso sugirió inmediatamente una aplicación potencial en informática, dicen Gunji y compañía. Si las bolas de cangrejos se comportan como bolas de billar, debería ser sencillo construir un patrón de canales que actúen como una puerta lógica.

Y eso es exactamente lo que han hecho Gunji y compañía. Estos tipos primero simularon el comportamiento de una computadora cangrejo soldado en patrones especiales de canales. Luego construyeron uno en su laboratorio para probar la idea con cangrejos reales.

Para ser justos, los resultados fueron mixtos. Mientras Gunji y compañía descubrieron que podían construir una puerta OR decente usando cangrejos soldados, su puerta AND era mucho menos confiable.

Sin embargo, son los primeros días y dicen que puede ser posible producir mejores resultados haciendo que las condiciones dentro de la computadora sean más amigables para los cangrejos. (Ningún cangrejo resultó dañado en la fabricación de su computadora, dicen Gunji y compañía).

Así que ahí lo tienen: una computadora en la que los portadores de información son bolas de cangrejos soldados.

No es una frase que espere leer todos los días. Pero seguramente no pasará mucho tiempo antes de que todos tengamos uno de estos en nuestros escritorios.

Ref: http: // arxiv.org/abs/1204.1749 : Puerta de bola de cangrejo soldado robusta

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