Сложные колебательные системы могут работать как компьютеры

В Институте динамики и самоорганизации имени Макса Планка в Геттингене (Германия) учеными предложен совершенно новый принцип обработки информации, не базирующийся на бинарной системе исчисления. В сложный сетевой компьютер, в принципе, может быть превращена любая колебательная система: маятник, электрический контур, лазер и т.п. Если несколько таких осцилляторов соединены между собой (например, механические маятники связаны пружиной), они обнаруживают особое динамическое поведение, которое можно применить для обработки информации.

Седловые точки — состояния, в которых вся система объединенных осцилляторов устойчива к одним действиям и неустойчива к другим, формируют подобие сети. В ответ на внешнее дестабилизирующее действие (входной сигнал) вся система переходит от одной седловой точки к другой.

В последней публикации в Physical Review Letters ученые смогли показать, как, используя новый принцип, можно реализовать полную систему логических операций (сложение, умножение, вычитание и т.п.). В отличие от традиционного компьютера, где такими операциями занимаются специализированные компоненты, в колебательной системе они выполняются всей сложной сетью одновременно.

Для эффективных вычислений требуются тысячи маятников, поэтому механические системы пригодны только в иллюстративных целях. Для практических задач более перспективны, по мнению исследователей, связанные лазеры — они работают на четко контролируемой частоте и с высокой частотой колебаний (до нескольких гигагерц), что важно для реализации быстродействующего сетевого компьютера.

Первым приложением открытого принципа стал простой робот, преодолевающий полосу препятствий. Сигналы с его датчиков выполняли функцию входного воздействия, дестабилизирующего сложную систему электрических осцилляторов. Ученые продолжают работу над физическим внедрением сложной сети в электронное оборудование.