Leben jenseits von Moore.

Manchmal diskutiere ich gerne "allgemein" mit Leuten aus anderen Bereichen wie der Physik über Informatik, und ich finde eine gewisse Aufgeschlossenheit, die ich bei Ingenieuren nur schwer finden kann. In einem der letzten Chats haben wir schließlich über Moores Gesetz gesprochen.

Wie Sie wissen, ist dies das empirische Gesetz, nach dem sich die Computerleistung alle zwei Jahre verdoppeln soll. Und wie Sie wissen, befinden wir uns derzeit in einem Stillstand, da die physikalischen Grenzen (Frequenz, Dichte und mehr) sehr nahe an den aktuellen Implementierungen liegen.

Das Ergebnis all dessen ist, dass die Leistung der CPUs und GPUs immer noch Schwierigkeiten hat, in dem Tempo zu wachsen, das wir erwarten würden. Das Problem ist, dass es sich tatsächlich um Probleme handelt, unter denen Physiker unter unheilbaren Problemen leiden.

• Andere Materialien als Silizium, mit denen kleinere Schaltkreise hergestellt werden können. Es ist die Rede von Graphen, das brennbar ist und leicht oxidiert. Bisher werden Materialien getestet, aber noch hat niemand diese Phase bestanden.

• Quantencomputer. Immer noch auf hoher See. Das Problem ist, dass, wenn wir theoretisch denken, dass ein Quantencomputer dies und das tut, wir aber in der Praxis feststellen, dass die Qbits an Messbarkeit verlieren, das heißt, sie sind falsch, mit einer besorgniserregenden Häufigkeit.

• Künstliche Intelligenz. Die Idee, die Topologie neuronaler Netze auf Silikon zu implementieren, zahlt sich bisher aus, jedoch nur für Anwendungen neuronaler Netze. Obwohl sie einige Probleme sehr schnell lösen können, hat es sich bisher als unmöglich erwiesen, sie zu Allzweckmaschinen zu machen.

So?

Meine persönliche (und in gewisser Weise verrückte) Position ist, dass einige Experimente mit der sogenannten ternären Logik durchgeführt werden sollten . Ich bin nicht der erste, der auf diese Idee kommt: Ternäre Taschenrechner wurden bereits hergestellt und haben sich als effizienter erwiesen .

Ein Beispiel für einen ternären Taschenrechner war SETUN, das in der UdSSR mit einem Magnetsystem gebaut wurde. Obwohl es nicht vollständig ternär war, erwies es sich für den ternären Teil als viel effektiver als binäre.

Dafür gibt es einen Grund. Der Grund dafür ist, dass Von Neumann, als er anfing, ein mathematisches Modell seiner Vorstellung von Computern (die wir heute mehr oder weniger verwenden) zu erstellen, bei der Berechnung der effizientesten Nummerierungsbasis nicht "2" erhielt. das binäre System. Er bekam "e", das heißt eine Zahl, die transzendent ist, daher auch irrational. Keine Trennung zwischen Naturmenschen kann es erhalten und kein endlicher Zeitalgorithmus kann alles berechnen.

Wenn Sie sich jedoch den Wert von e, 2.71828 18284 59045 23536 … genau ansehen, beachten Sie eine Sache.

Es ist näher an 3 als an 2.

Es gibt mehrere ternäre Logiken. Der bisher am meisten "getestete" ist der symmetrische, dh anstatt {0}, {1} als logische Zustände zu verwenden, werden {-1}, {0}, {1} verwendet. Es wurde auch von den Russen gewählt, weil ihr Rechner mit Elektromagneten arbeitete, so dass es einfach war, Nord und Süd zu invertieren, um {-1} und {1} darzustellen, und {0} zu verwenden, um anzuzeigen, dass die Spule ausgeschaltet war, dh keine Polarität hatte 'weil es keinen Strom gab.

Die Vorteile einer ternären Logik auf Berechnungssystemen sind RIESIG.

Erstens ist es einfach, negative Zahlen darzustellen. Jeder, der untersucht hat, wie ein Taschenrechner funktioniert, weiß, dass das Silizium des Taschenrechners viel Zeit verschwendet, um eine negative Zahl mit einem Vorzeichenbit darzustellen.

In einer ternären Logik reicht es aus, {-1} an die Stelle zu setzen, an der zuvor {1} war. Und das Lustige ist, dass in einem ternären System genau dies die NOT-Operation bewirkt. In der Praxis wird 5, wenn 5 ternär {1}, {0}, {1} ist, mit einem bitweisen NICHT zu {-1}, {0} {- 1}. Ein Zyklus für das NICHT.

Möglicherweise haben Sie jedoch bemerkt, dass ich weiterhin Boxen wie Binär verwende, um 5 anzuzeigen: Jede Box repräsentiert immer noch eine Zweierpotenz (andernfalls wäre 5 nicht 101). Was sich ändert, ist der mögliche Wert jeder Box, der verbessert wird. Ich gehe daher von einer Kleene-Algebra aus.

Das Problem liegt jedoch in der Leistung und in der Leichtigkeit, mit der eine ternäre Logik zur Simulation eines Quantenrechners verwendet werden kann. Unser "Trit", ein Bit mit zwei Werten, kann auch als "Wenn es Null ist, kann es sowohl {-1} als auch {1} sein" gelesen werden. Sicher, wir haben kein echtes Quantensystem, aber es wäre interessant zu testen, wie Sie eines mit dem klassischen Silizium simulieren können, dessen Experten wir sind.

Natürlich gewinnt auch die Speicherung: In einem Binärsystem mit 8 Bits speichern Sie 256 Werte. Wenn wir eine Kleene-Algebra verwenden, steigt die Zahl auf 512, wenn wir (nur zur Speicherung) eine Schaltung verwenden, die es uns ermöglicht, alle 3 zu verwenden Werte als Grundlage für die Nummerierung würden wir 6561 Werte erhalten. Nicht schlecht als Erhöhung der Dichte .

Ich bin nicht der einzige, der es sagt, es ist klar: Donald Knuth und Howard Aiken waren diejenigen, die sein Studium begonnen haben.

Gibt es irgendwelche Nachteile? Nun ja. Die Nachteile sind, dass an einem bestimmten Punkt eine Schaltung benötigt wird, die die ternären Zahlen nimmt und sie auf Spuren zurückgibt, so dass sie auf Geräten verwendet werden können, die in zwei Zuständen arbeiten. Es ist daher notwendig, dass es Konverter gibt: In den ersten Experimenten wurden Konvertierungstabellen verwendet, die jedoch nicht sehr groß waren. Es wäre interessant zu untersuchen, ob ihre Implementierung Rechenvorteile verhindert.

Jetzt, da sich der Speicher in Richtung Festkörper bewegt und zu einem Siliziumspeicher (NVRAM, SSD usw.) wird, sind die Vorteile des Speichers (mit der gleichen Dichte und Häufigkeit) offensichtlich.

Wenn Sie ein Startup von ggiuovani sind und die Dinge mit einer disruptiven Idee irgendwie revolutionieren möchten, sollten Sie daher damit beginnen, eine Schaltung in ternärer Logik zu zeichnen und eine Minimal-Turing-Maschine zu bauen, zumindest auf FPGA.

Ich bin zu viel alt Klassiker, um ein Startup zu machen, damit das Zepter an Sie übergeht. Vielleicht, wenn du mir ein Bier besorgen kannst.