Des informaticiens construisent un ordinateur à l'aide d'essaims de crabes

L'un des sujets d'actualité en informatique est l'étude des formes non conventionnelles de calcul.

Ceci est motivé par deux lignes de pensée. Le premier est théorique – les ordinateurs ordinaires sont extrêmement inefficaces sur le plan énergétique – environ huit ordres de grandeur pire que ce qui est théoriquement possible. La seconde est pratique : la nature a développé de nombreuses formes de calcul beaucoup plus efficaces pour des tâches spécifiques telles que la reconnaissance de formes.

De toute évidence, nous devrions pouvoir faire beaucoup mieux, d'où l'intérêt pour différentes façons de faire les choses.

Divers groupes ont essayé de calculer avec des substances exotiques telles que des produits chimiques comme la glace chaude et même avec un organisme unicellulaire appelé moisissure visqueuse.

Aujourd'hui, nous examinons l'une des variations les plus curieuses sur ce thème : un ordinateur qui exploite le comportement d'essaimage des crabes soldats.

Tout d'abord, un petit aperçu de la théorie derrière cette idée. Au début des années 80, quelques informaticiens – Ed Fredkin et Tommaso Toffoli – ont étudié comment il serait possible de construire un ordinateur à partir de boules de billard.

L'idée est qu'un canal véhiculerait des informations codées sous forme de présence ou d'absence de boules de billard. Ces informations sont traitées à travers des portes dans lesquelles les boules de billard entrent en collision et émergent dans une direction qui est le résultat de la balistique de la collision, ou n'entrent pas en collision et émergent avec les mêmes vitesses.

Maintenant, Yukio-Pegio Gunji de l'Université de Kobe au Japon et quelques amis ont construit ce qui est essentiellement un ordinateur de billard en utilisant des crabes soldats. Nous démontrons que des essaims de crabes soldats peuvent implémenter des portes logiques lorsqu'ils sont placés dans un environnement géométriquement contraint, disent-ils.

Ces créatures semblent être particulièrement adaptées à cette forme de traitement de l'information. Ils vivent sous le sable dans les lagunes de marée et émergent à marée basse en essaims de centaines de milliers.

Ce qui est intéressant avec les crabes, c'est qu'ils semblent démontrer deux formes distinctes de comportement. Lorsqu'ils sont au milieu d'un essaim, ils suivent simplement celui qui se trouve à proximité. Mais lorsqu'ils se retrouvent au bord d'un essaim, ils changent.

Soudainement, ils deviennent des leaders agressifs et chargent dans la distance aquatique avec leur essaim en remorque, jusqu'à ce que, par accident de turbulence, ils se retrouvent à nouveau à l'intérieur de l'essaim.

Cela s'avère être un comportement extrêmement robuste qui peut être facilement contrôlé. Lorsqu'il est placé à côté d'un mur, un leader suivra toujours le mur dans une direction qui peut être contrôlée en faisant de l'ombre à l'essaim d'en haut pour imiter la présence des oiseaux prédateurs qui mangent les crabes.

Dans ces conditions, un essaim de crabes suivra un mur comme une boule de billard roulant.

Alors, que se passe-t-il lorsque deux boules de crabe entrent en collision ? Selon les expériences de Gunji et co, les balles fusionnent et continuent dans une direction qui est la somme de leurs vitesses.

De plus, le comportement est remarquablement résistant au bruit, en grande partie parce que les comportements individuels du crabe génèrent un bruit impossible à distinguer du bruit externe. Ces créatures ont évolué pour faire face au bruit.

Cela a immédiatement suggéré une application potentielle en informatique, disent Gunji and co. Si les boules de crabes se comportent comme des boules de billard, il devrait être simple de construire un modèle de canaux qui agissent comme une porte logique.

Et c'est exactement ce que Gunji et co ont fait. Ces gars-là ont d'abord simulé le comportement d'un ordinateur de crabe soldat dans des modèles de canaux spéciaux. Ensuite, ils en ont construit un dans leur laboratoire pour tester l'idée avec de vrais crabes.

Pour être juste, les résultats ont été mitigés. Alors que Gunji et ses collègues ont découvert qu'ils pouvaient construire une porte OU décente en utilisant des crabes soldats, leur porte ET était beaucoup moins fiable.

Cependant, ce n'est que le début et ils disent qu'il peut être possible de produire de meilleurs résultats en rendant les conditions à l'intérieur de l'ordinateur plus conviviales. (Aucun crabe n'a été blessé lors de la fabrication de son ordinateur, selon Gunji and co.)

Alors voilà, un ordinateur dans lequel les supports d'information fourmillent de boules de crabes soldats.

Pas une phrase que vous vous attendez à lire tous les jours. Mais il ne faudra sûrement pas longtemps avant que nous en ayons tous un sur nos ordinateurs de bureau.

Réf : http:// arxiv.org/abs/1204.1749 : Porte de boule de crabe de soldat robuste

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