Krabowy komputer

Biomimikra jest dyscypliną naukową badającą procesy zachodzące w przyrodzie i przenoszącą je do ludzkiego świata. Stworzony przez japońskich uczonych komputer jest rozwinięciem teorii komputera kul bilardowych zaproponowanej w 1982 roku przez Edwarda Fredkina i Tommaso Toffoli.

Pierwowzór zakłada stworzenie mechanicznego komputera bazującego na zasadach dynamiki newtonowskiej, w którym sygnały elektroniczne poruszają się jak kule bilardowe. Model zakłada, że poszczególne stany logiczne 0 lub 1 są prezentowane przez obecność lub brak hipotetycznych kul bilardowych. Przetwarzanie informacji odbywa się przez bramki, w których bile uderzają i rozchodząc się w różnych kierunkach, zaś przy braku kontraktu podążają dalej z niezmienioną prędkością.

Idea Fredkina i Toffoli'ego została podchwycona przez naukowców z Uniwersytetu w Kobe, którzy hipotetyczne kule bilardowe zamienili na kraby-żołnierze ((Mictyris longicarpus).

Kraby te żyją w dużych grupach, które przekraczają niejednokrotnie 1000 osobników. W każdej z nich wyodrębniają się agresywni liderzy, którzy prowadzą pozostałych w określonym kierunku. Zetknięcie dwóch różnych grup nie kończy się ani starciem wszystkich osobników, ani pojedynkiem liderów, a pokojowym rozejściem się w różnych kierunkach lub złączeniem i wyznaczeniem wspólnego kierunku.

Japońscy badacze pod przywództwem Yukio-Pegio Gunji stworzyli bramki logiczne w formie kanałów w kształcie litery X, z dodatkowymi, krótkim kanałami. W pierwszej kolejności zasymulowano działanie bramek w modelu komputerowym, a potem wpuszczono do kanałów kraby. Skorupiaki symulowały stany logiczne: po spotkaniu dwóch grup, skorupiaki albo rozchodziły się w różnych kierunkach (bramka alternatywy OR), albo łączyły się i podążały w jednym kierunku (bramka iloczynu AND). W ten sposób uzyskano model realizujący proste funkcje przetwarzania logicznego.

Po zbudowaniu bramki NOT i poprawie działanie bramki AND będzie możliwe realizowanie wszystkich podstawowych operacji logicznych. Nowe wcielenie hipotetycznego komputera Fredkina i Toffoli'ego udowadnia, że od przyrody jeszcze wiele możemy się nauczyć.