Sadržaj
- Pogled na matematiku
- Bez grešaka, bez stresa - Vaš korak po korak vodič za stvaranje softvera koji mijenja život bez uništavanja života
- Ternarna računala u povijesti
- Slučaj za Ternarha
- Pa zašto ne i Ternar?
- Sustav numeriranja budućnosti
- Zaključak
Izvor: Linleo / Dreamstime.com
Oduzeti:
Ternarno računanje oslanja se na tri države "tritija", a ne na dva državna bita. Unatoč prednostima ovog sustava, on se rijetko koristi.
Fry: "Bender, što je?"
Bender: "Ahhh, kakav grozan san. Ones i nule posvuda ... i mislio sam da vidim dvojicu! "
Fry: „Bio je to samo san, Bender. To ne postoje dvije. "
Svatko tko je upoznat s digitalnim računanjem zna za nule i one - uključujući likove u crtiću „Futurama“. Nula i one su sastavni dijelovi binarnog jezika. No nisu sva računala digitalna i ništa ne govori da digitalna računala moraju biti binarna. Što ako smo koristili sustav base-3 umjesto base-2? Može li računalo zamisliti treću znamenku?
Kao što je esejista iz informatike Brian Hayes napomenuo, "Ljudi broje desetine, a strojevi broje dvojake." Nekoliko hrabrih duša usudilo se razmotriti ternarnu alternativu. Louis Howell predložio je programski jezik TriINTERCAL koristeći sustav numeriranja baza-3 1991. godine. A ruski inovatori izgradili su nekoliko desetaka baznih-3 strojeva prije 50 godina. Ali iz nekog razloga sustav brojanja nije se zahvatio u širem svijetu računala.
Pogled na matematiku
S obzirom na ograničen prostor ovdje, samo ćemo se dotaknuti nekoliko matematičkih ideja kako bismo dobili neke pozadine. Za dublje razumijevanje teme, pogledajte odličan članak Hetisa „Treća baza“ u broju američkog znanstvenika za studeni / prosinac 2001. godine.
Pogledajmo sada uvjete. Vjerojatno ste do sad (već niste znali) shvatili da riječ "ternar" ima veze s brojem tri. Općenito, nešto što je trodjelno sastoji se od tri dijela ili odjeljenja. Ternarni oblik u glazbi je oblik pjesme koji se sastoji od tri dijela. U matematici, ternarni znači korištenje tri kao baze. Neki više vole riječ trinarski, možda zato što se rima s binarnim.
Jeff Connelly pokriva još nekoliko pojmova u svom radu iz 2008. „Ternary Computing Testbed 3-Trit Computer Architecture.“ „Trit“ je trodnevni ekvivalent bita. Ako je bit binarna znamenka koja može imati jednu od dvije vrijednosti, trit je trodnevna znamenka koja može imati bilo koju od tri vrijednosti. Trit je jedna osnovna-3 znamenka. "Tryte" bi bio 6 trita. Connelly (a možda i nitko drugi) definira „triblu“ kao pola trita (ili jednu baznu 27 znamenku), a jednu baznu 9 cifru naziva „nit“. (Za više o mjerenju podataka, pogledajte Razumijevanje bita, bajtova i Njihovi višestruki.)
Bez grešaka, bez stresa - Vaš korak po korak vodič za stvaranje softvera koji mijenja život bez uništavanja života
Ne možete poboljšati svoje programiranje kad nikoga nije briga za kvalitetu softvera.
To sve može postati neodoljivo za matematičke laike (poput mene), pa ćemo samo pogledati drugi koncept koji će nam pomoći da shvatimo brojke. Ternarno računanje bavi se s tri diskretna stanja, ali same se ternarne znamenke mogu definirati na različite načine, prema Connellyju:
- Neuravnoteženo Trinarstvo - {0, 1, 2}
- Fracionalni neuravnoteženi Trinar - {0, 1/2, 1}
- Uravnoteženi Trinar - {-1, 0, 1}
- Logika nepoznatog stanja - {F,?, T}
- Trinarno kodirani binarni zapis - {T, F, T}
Ternarna računala u povijesti
Ovdje se ne može puno toga pokriti jer, kao što je Connelly rekao, "Trinarska tehnologija je relativno neistražen teritorij u području računalne arhitekture." Iako postoji skriveno blago sveučilišnog istraživanja na tu temu, nije baš mnogo računala bazičnih 3 napravilo u proizvodnju. Na superkonferenciji Hackaday za 2016. godinu, Jessica Tank održala je predavanje na ternarnom računalu na kojem radi posljednjih nekoliko godina. Hoće li njezini napori porasti iz nejasnosti ostaje za vidjeti.
Ali pronaći ćemo malo više ako se osvrnemo na Rusiju sredinom 20-ihth st. Računalo se zvalo SETUN, a inženjer Nikolaj Petrovič Brusentsov (1925–2014). Radeći s istaknutim sovjetskim matematičarem Sergejem Lvovichom Sobolevom, Brusentsov je stvorio istraživački tim na Moskovskom državnom sveučilištu i osmislio tročlanu računalnu arhitekturu koja bi rezultirala izgradnjom 50 strojeva. Kako istraživač Earl T. Campbell navodi na svojoj web stranici, SETUN je "uvijek bio sveučilišni projekt, koji nije u potpunosti podržala sovjetska vlada, a menadžment tvornice ga je sumnjivo gledao."
Slučaj za Ternarha
SETUN je koristio uravnoteženu ternarnu logiku, {-1, 0, 1} kao što je gore spomenuto. To je zajednički pristup trojici, a pronađen je i u radu Jeffa Connellyja i Jessice Tank. "Možda je najljepši brojevni sustav uravnoteženi ternarni zapis", piše Donald Knuth u ulomku iz svoje knjige "Umjetnost računalnog programiranja."
Brian Hayes je također veliki obožavatelj ternara. "Ovdje želim ponuditi tri nazdravljanja za bazu 3, ternarni sustav. ... Oni su Goldilocks izbor među brojevnim sustavima: Kada je baza 2 premala, a baza 10 prevelika, baza 3 je sasvim tačna. "
Jedan od Hayesovih argumenata za vrline baze 3, jest da je to sistem brojanja najbliži bazi-e, "bazi prirodnih logaritama, s brojčanom vrijednošću od oko 2.718." kako bi base-e (ako je praktičan) bio najekonomičniji sistem brojanja. U prirodi je sveprisutna. I jasno se sjećam tih riječi g. Robertsona, mog srednjoškolskog učitelja kemije: "Bog računa po e."
Veća učinkovitost ternarine u odnosu na binarnu može se ilustrirati uporabom računala SETUN. Hayes piše: „Setun je djelovao na brojevima sačinjenim od 18 ternarnih znamenki, odnosno trita, dajući stroju numerički raspon od 387,420,489. Binarnom računalu trebalo bi 29 bita da dostigne taj kapacitet ... "
Pa zašto ne i Ternar?
Vratimo se izvornom pitanju članka. Ako je trojezično računanje toliko efikasnije, zašto ih svi ne koristimo? Jedan odgovor je da se stvari jednostavno nisu tako odvijale. Toliko smo dosli u binarnom digitalnom racunalstvu da bi se bilo tesko vratiti.Baš kao što robot Bender nema pojma kako računati više od nule i jedno, tako i današnja računala rade na logičkom sustavu različitom od onog koji bi koristili bilo koji potencijalni ternarni računar. Naravno, Bendera bi se nekako moglo natjerati da razumije ternar - ali vjerojatno bi to bilo više poput simulacije nego redizajna.
I sam SETUN nije ostvario veću učinkovitost ternarki, prema Hayesu. Kaže da je, budući da je svaki triti bio pohranjen u paru magnetskih jezgara, „trojna prednost potrošena.“ Čini se da je implementacija jednako važna kao i teorija.
Ovdje se čini prikladnim citatom Hayesa:
Zašto se baza 3 nije uspjela zahvatiti? Jednostavno nagađanje je da pouzdani uređaji s tri države jednostavno nisu postojali ili su bili preteški za razvoj. I kad bi se postavila binarna tehnologija, ogromno ulaganje u metode izrade binarnih čipova nadvladalo bi svaku malu teorijsku prednost drugih baza.
Sustav numeriranja budućnosti
Razgovarali smo o bitovima i tritovima, ali jeste li čuli za qubits? To je predložena mjerna jedinica za kvantno računanje. Matematika se ovdje malo zamagli. Kvantni bit, ili qubit, najmanja je jedinica kvantne informacije. Qubit može postojati u više stanja odjednom. Iako može predstavljati više od dva binarna stanja, to nije isto što i trojezično. (Da biste saznali više o kvantnom računanju, pogledajte zašto bi Kvantno računanje moglo biti sljedeće skretanje na autocesti velikih podataka.)
A mislili ste da su binarni i ternarni teški! Kvantna fizika nije intuitivno očita. Austrijski fizičar Erwin Schrödinger ponudio je misaoni eksperiment, poznatiji kao Schrödingerova mačka. Od vas se traži da na trenutak zamislite scenarij u kojem je mačka istovremeno i živa i mrtva.
Ovdje neki ljudi siču iz autobusa. Smiješno je pretpostaviti da bi mačka mogla biti i živa i mrtva, ali to je suština kvantne superpozicije. Srž kvantne mehanike je da objekti imaju karakteristike valova i čestica. Informatičari rade na iskorištavanju ovih svojstava.
Superpozicija qubita otvara novi svijet mogućnosti. Očekuje se da će kvantna računala biti eksponencijalno brža od binarnih ili trostrukih računala. Paralelizam više qubit stanja mogao bi kvantno računalo učiniti milijunima puta bržim od današnjeg računala.
Zaključak
Sve do dana kad revolucija kvantnog računanja sve promijeni, ostat će status quo binarnog računanja. Na pitanje Jessice Tank koji se slučajevi upotrebe mogu pojaviti za trojezično računanje, publika je zastenjala slušajući referencu na "internet stvari". I to bi moglo biti srž stvari. Osim ako se računalna zajednica ne složi s vrlo dobrim razlogom da uznemiri kolica s jabukama i ne zatraži od svojih računala da računaju u troje umjesto u dvojku, roboti poput Bendera nastavit će razmišljati i sanjati u binarnom obliku. U međuvremenu, doba kvantnog računanja je tek izvan horizonta.