Brusbaserad logik
Brusbaserad logik ( NBL ) är en klass av deterministiska logikscheman med flera värden, utvecklade under det tjugoförsta århundradet, där logiska värden och bitar representeras av olika realiseringar av en stokastisk process . Konceptet med brusbaserad logik och dess namn skapades av Laszlo B. Kish . I dess grunddokument noteras det att idén inspirerades av stokasticiteten hos hjärnsignaler och av de okonventionella brusbaserade kommunikationssystemen, såsom Kish - cyphern.
Det brusbaserade logiska utrymmet och hyperrymden
De logiska värdena representeras av flerdimensionella " vektorer " ( ortogonala funktioner ) och deras superposition , där de ortogonala basvektorerna är oberoende brus. Genom den korrekta kombinationen (produkter eller mängdteoretiska produkter ) av basbrus, som kallas noise-bit , kan ett logiskt hyperrymd konstrueras med D ( N ) = 2 N antal dimensioner , där N är antalet brus- bitar. Således N brusbitar i en enda tråd ett system med 2 N klassiska bitar som kan uttrycka 2 2 N olika logiska värden. Oberoende realiseringar av en stokastisk process med nollmedelvärde har noll korskorrelation med varandra och med andra stokastiska processer med nollmedelvärde. Sålunda är basbrusvektorerna ortogonala inte bara mot varandra utan de och alla de brusbaserade logiska tillstånden (superpositioner) är ortogonala även mot eventuella bakgrundsbrus i hårdvaran. Därför är det bullerbaserade logikkonceptet robust mot bakgrundsljud, vilket är en egenskap som potentiellt kan erbjuda en hög energieffektivitet.
De typer av signaler som används i brusbaserad logik
I artikeln, där brusbaserad logik först introducerades, föreslogs generiska stokastiska processer med nollmedelvärde och ett system med ortogonala sinusformade signaler föreslogs också som en deterministisk signalversion av logiksystemet. Den matematiska analysen av statistiska fel och signalenergi var begränsad till fallen av gaussiska brus och superpositioner som logiska signaler i det grundläggande logiska rummet och deras produkter och superpositioner av deras produkter i det logiska hyperrymden (se även. I det efterföljande hjärnlogikschemat, de logiska signalerna var (på samma sätt som neurala signaler) unipolära spiksekvenser genererade av en Poisson-process och uppsättningsteoretiska sammanslagningar (superpositioner) och skärningspunkter (produkter) av olika spiksekvenser. Senare, i de momentana brusbaserade logikscheman och beräkningarna fungerar slumpmässiga telegrafvågor (periodisk tid, bipolär, med fast absolut amplitudvärde) användes också som en av de enklaste stokastiska processerna som finns tillgängliga för NBL. Med val av enhetsamplitud och symmetriska sannolikheter har den resulterande slumpmässiga telegrafvågen 0,5 sannolikhet att vara i +1- eller -1-tillståndet som hålls under hela klockperioden.
De brusbaserade logiska grindarna
Brusbaserade logiska grindar kan klassificeras enligt metoden som ingången identifierar det logiska värdet vid ingången. De första grindarna analyserade de statistiska korrelationerna mellan insignalen och referensbruset. Fördelen med dessa är robustheten mot bakgrundsljud. Nackdelen är den långsamma hastigheten och högre hårdvarukomplexitet. De momentana logiska grindarna är snabba, de har låg komplexitet men de är inte robusta mot bakgrundsljud. Med signaler av antingen neurala spiktyp eller med bipolära slumpmässiga telegrafvågor av enhetsabsolut amplitud, och slumpmässighet endast i amplitudens tecken, erbjuder mycket enkla momentana logiska grindar. Då är linjära eller analoga enheter onödiga och systemet kan fungera i den digitala domänen. Emellertid, närhelst momentan logik måste kopplas till klassiska logikscheman, måste gränssnittet använda korrelatorbaserade logiska grindar för en felfri signal.
Universalitet av brusbaserad logik
Alla de brusbaserade logikscheman som anges ovan har visat sig vara universella. Tidningarna producerar vanligtvis NOT- och AND -grindarna för att bevisa universalitet, eftersom att ha båda är ett tillfredsställande villkor för universaliteten hos en boolesk logik .
Beräkning med brusbaserad logik
Strängverifieringsarbetet över en långsam kommunikationskanal visar en kraftfull datorapplikation där metoderna i sig är baserade på beräkning av hashfunktionen . Schemat är baserat på slumpmässiga telegrafvågor och det nämns i tidningen att författarna intuitivt drar slutsatsen att intelligens använder liknande operationer för att fatta ett någorlunda bra beslut baserat på en begränsad mängd information. Överlagringen av de första D ( N ) = 2 N heltal kan produceras med endast 2 N operationer, som författarna kallar "Achilles ankel operation" i tidningen.
Datachipsförverkligande av brusbaserad logik
Preliminära scheman har redan publicerats för att använda brusbaserad logik i praktiska datorer. Det är dock uppenbart från dessa papper att detta unga område ännu har en lång väg kvar att gå innan det kommer att synas i vardagliga tillämpningar.