กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียด

คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียด ซึ่ง เป็นวงจร ตรรกะอนุรักษ์ ชนิดหนึ่งเป็นแบบจำลองในอุดมคติของ คอมพิวเตอร์เชิงกล แบบย้อนกลับ ได้ โดย อาศัยพลศาสตร์แบบนิวตัน ซึ่งเสนอโดย เอ็ดเวิร์ด เฟรดกิน...

คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียด

แบบจำลองลูกบิลเลียดของFredkinและToffoli สำหรับ เกต ANDเมื่อลูกบิลเลียดลูกเดียวมาถึงเกตผ่านอินพุต0-inหรือ1-inมันจะผ่านอุปกรณ์ไปโดยไม่มีสิ่งกีดขวางและออกไปทาง0-outหรือ1-outอย่างไรก็ตาม หาก ลูกบิลเลียด 0-inมาถึงพร้อมกับ ลูกบิลเลียด 1-inพวกมันจะชนกันที่มุมบนซ้ายของอุปกรณ์และเปลี่ยนทิศทางให้ชนกันอีกครั้งที่มุมล่างขวาของอุปกรณ์ จากนั้นลูกหนึ่งจะออกไปทาง1-outและอีกหนึ่งลูกจะออกไปทางเอาต์พุต AND ด้านล่าง ดังนั้น การมีอยู่ของลูกบอลที่ถูกปล่อยออกมาจากเอาต์พุต ANDจึงสอดคล้องกับตรรกะของเอาต์พุตของเกต AND ที่รับการมีอยู่ของลูกบอลที่0-inและ1-inเป็นอินพุต

คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียดซึ่ง เป็นวงจร ตรรกะอนุรักษ์ชนิดหนึ่งเป็นแบบจำลองในอุดมคติของคอมพิวเตอร์เชิงกลแบบย้อนกลับ ได้ โดยอาศัยพลศาสตร์แบบนิวตัน ซึ่งเสนอโดย เอ็ดเวิร์ด เฟรดกินและโทมัสโซ ทอฟโฟลีในปี 1982 [ 1 ]แทนที่จะใช้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์เหมือนคอมพิวเตอร์ ทั่วไป คอมพิวเตอร์ นี้อาศัยการเคลื่อนที่ของลูกบิลเลียด ทรงกลม ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากแรงเสียดทานซึ่งทำจากบัฟเฟอร์ที่ลูกบอลจะกระดอนอย่างสมบูรณ์แบบ มันถูกคิดค้นขึ้นเพื่อตรวจสอบความสัมพันธ์ระหว่างการคำนวณและกระบวนการย้อนกลับได้ในฟิสิกส์

การจำลองวงจรด้วยลูกบิลเลียด

แบบจำลองนี้สามารถใช้จำลองวงจรบูลีนได้ โดยที่สายไฟของวงจรจะสอดคล้องกับเส้นทางที่ลูกบอลลูกหนึ่งอาจเคลื่อนที่ สัญญาณบนสายไฟจะถูกเข้ารหัสโดยการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของลูกบอลบนเส้นทางนั้น และเกตของวงจรจะถูกจำลองโดยการชนกันของลูกบอล ณ จุดที่เส้นทางของพวกมันตัดกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถตั้งค่าเส้นทางของลูกบอลและบัฟเฟอร์รอบๆ เพื่อสร้างเกต Toffoli แบบย้อนกลับได้ ซึ่งสามารถจำลองเกตตรรกะบูลีนอื่นๆ ได้ ดังนั้น คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียดที่กำหนดค่าอย่างเหมาะสมจึงสามารถใช้ในการดำเนินการคำนวณใดๆ ก็ได้[ 2 ]

การจำลองลูกบิลเลียดในแบบจำลองการคำนวณอื่นๆ

เป็นไปได้ที่จะจำลองคอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียดบนออโตมาตาเซลลูลาร์แบบย้อนกลับได้ หลายประเภท รวมถึงออโตมาตาเซลลูลาร์แบบบล็อกและออโตมาตาเซลลูลาร์ลำดับที่สองในการจำลองเหล่านี้ ลูกบอลจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในทิศทางขนานแกนเท่านั้น ซึ่งเป็นสมมติฐานที่มีอยู่แล้วในการใช้แบบจำลองลูกบิลเลียดเพื่อจำลองวงจรตรรกะ ทั้งลูกบอลและบัฟเฟอร์จะถูกจำลองโดยรูปแบบของเซลล์ที่มีชีวิตบางอย่าง และสนามที่ลูกบอลเคลื่อนที่ผ่านจะถูกจำลองโดยบริเวณของเซลล์ที่ตายแล้ว ในการจำลองออโตมาตาเซลลูลาร์เหล่านี้[ 3 ]

วงจรลอจิกที่ใช้การออกแบบคอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียดก็สามารถใช้งานได้โดยใช้ปูทหารสายพันธุ์Mictyris guinotaeแทนลูกบิลเลียด เช่นกัน [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

ความสมบูรณ์แบบของทัวริง

ในปี 2025 นักคณิตศาสตร์Eva Mirandaและ Isaac Ramos ได้ตีพิมพ์บทความที่แสดงให้เห็นว่าบิลเลียด 2 มิติมีความสมบูรณ์แบบของ Turing [ 7 ] [ 8 ]ในงานนี้พวกเขาแสดงให้เห็นว่าแม้แต่ระบบบิลเลียดระนาบแบบคลาสสิกที่มีลูกบอลเพียงลูกเดียวก็สามารถคำนวณแบบสากลได้

ดูเพิ่มเติม

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียด

คอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียด ซึ่ง เป็นวงจร ตรรกะอนุรักษ์ ชนิดหนึ่งเป็นแบบจำลองในอุดมคติของ คอมพิวเตอร์เชิงกล แบบย้อนกลับ ได้ โดย อาศัยพลศาสตร์แบบนิวตัน ซึ่งเสนอโดย เอ็ดเวิร์ด เฟรดกิน...

การจำลองวงจรด้วยลูกบิลเลียด

แบบจำลองนี้สามารถใช้จำลอง วงจรบูลีน ได้ โดยที่สายไฟของวงจรจะสอดคล้องกับเส้นทางที่ลูกบอลลูกหนึ่งอาจเคลื่อนที่ สัญญาณบนสายไฟจะถูกเข้ารหัสโดยการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของลูกบอลบนเส้นทางนั้น และเกตของวงจรจะถูกจำลองโดยการชนกันของลูกบอล ณ จุดที่เส้นทางของพวกมันตัดกัน...

การจำลองลูกบิลเลียดในแบบจำลองการคำนวณอื่นๆ

เป็นไปได้ที่จะจำลองคอมพิวเตอร์ลูกบิลเลียดบน ออโตมาตาเซลลูลาร์แบบย้อนกลับได้ หลายประเภท รวมถึง ออโตมาตาเซลลูลาร์แบบบล็อก และ ออโตมาตาเซลลูลาร์ลำดับที่สอง ในการจำลองเหล่านี้ ลูกบอลจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในทิศทางขนานแกนเท่านั้น...

ความสมบูรณ์แบบของทัวริง

ในปี 2025 นักคณิตศาสตร์ Eva Miranda และ Isaac Ramos ได้ตีพิมพ์บทความที่แสดงให้เห็นว่าบิลเลียด 2 มิติมีความสมบูรณ์แบบของ Turing [ 7 ] [ 8 ] ในงานนี้พวกเขาแสดงให้เห็นว่าแม้แต่ระบบบิลเลียดระนาบแบบคลาสสิกที่มีลูกบอลเพียงลูกเดียวก็สามารถคำนวณแบบสากลได้