Las computadoras tradicionales utilizan la computación en serie, en las que los algoritmos implementan un flujo de instrucciones en serie, una sola por vez, ejecutada en una CPU ; la computación paralela, por el contrario, utiliza múltiples elementos simultáneos de procesamiento, cada elemento de procesamiento ejecuta su parte del algoritmo de manera simultánea con los otros, está basada en el principio: “Dividir los problemas grandes en varios pequeños y solucionarlos simultáneamente”. Esto permite ejecutar más instrucciones en menos tiempo.
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El Dr. Wu dice que su dispositivo no solo podría reemplazar a los sistemas de computación electrónicos actuales, sino que además podría proveer capacidades de computación cuántica.
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Expondrá los detalles de su investigación en la Reunión de la Sociedad de Física en marzo de 2014 en Denver, Colorado, EE.UU., su investigación será publicada en la revista científica Cellular Automata.
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Las computadoras tradicionales utilizan una serie de transistores como un tipo de ‘puerta lógica’ para realizar las tareas de computación. Los transistores realizan una operación lógica en una o más entradas lógicas para producir una única salida lógica. El procesador cuántico del Dr. Wu reemplaza a 24 transistores, utilizando reglas de substitución simbólica en lugar de puertas lógicas.
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“Esta es un gran recurso en computación”, dice el Dr. Wu. “La gente cree que a medida que los transistores se vayan haciendo más pequeños y mucho más pequeños, un día dejarán de trabajar. La computación cuántica basada sobre lo que he desarrollado es una alternativa viable, es el único en su tipo disponible”.
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Los autómatas celulares son sistemas dinámicos discretos cuyos elementos tienen una interacción constante entre sí tanto en el espacio como en el tiempo. Los AA.CC. tienen la capacidad de representar comportamientos complejos a partir de una dinámica sencilla. Debido a esto, desde su origen se les ha utilizado como elementos de la computación para la modelación de fenómenos biológicos y físicos. Además, los autómatas celulares son estudiados como objetos matemáticos debido al interés intrínseco relativo a los aspectos formales de su comportamiento.
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La implementación precisa de un autómata celular
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El Dr. Wu dice que si se conectan varios de sus dispositivos cuánticos unidos correctamente, se formará un autómata celular capaz de realizar cómputo sin la necesidad de usar transistores, requeridos en los sistemas informáticos actuales. Esto permitirá chips de procesador mucho más pequeños y gran incremento en la velocidad de procesamiento.
Un autómata celular es una serie de células de colores en una cuadrícula que evolucionan a través de un conjunto de pasos en base a las propiedades de cada célula vecina. El Dr. Wu señala que su procesador está basado en reglas de substitución simbólica y puede distinguir las relaciones espaciales de izquierda y derecha en tales cuadrículas, que en las puertas lógicas, que están basadas en tablas de verdad, no se puede.
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“Durante las seis últimas décadas se ha propuesto la arquitectura de los Autómatas Celulares como el esquema más prometedor de computación paralela”, dice el Dr. Wu. “Infortunadamente, la mayoría de los científicos han estado buscando el tamaño incorrecto de células necesarias para el cómputo”.
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El Dr. Wu dice que comúnmente se considera que los autómatas celulares deben tener largas cadenas de células individuales, pero él dice que debido a eso los prototipos actuales son inestables. El dispositivo desarrollado por el Dr. Wu utiliza dos bits de datos por célula. Cuando son conectados unidos correctamente, ha demostrado ser estable en la simulación.
“Incluso si algunos científicos hubieran buscado autómatas celulares con el tamaño correcto de dos bits por célula, la búsqueda del conjunto exacto de reglas para el cómputo es como encontrar una aguja en un pajar, porque hay más de mil millones de posibles conjuntos de reglas y sólo uno de ellos trabaja para la informática”, dice el Dr. Wu.
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Fuentes: Missouri S&T University - Science Daily