คอมพิวเตอร์โดมิโน

คอมพิวเตอร์โดมิโนเป็นคอมพิวเตอร์เชิงกลที่สร้างขึ้นโดยใช้โดมิโน[ 1 ] เพื่อแสดงถึงการขยาย เชิงกล หรือการควบคุมตรรกะของสัญญาณดิจิทัล[ 2 ]
ปรากฏการณ์พื้นฐาน
สามารถจัดเรียง โดมิโนที่ตั้งอยู่เป็นลำดับเพื่อแสดงแนวคิดดิจิทัล เช่นการขยายสัญญาณและสัญญาณดิจิทัลได้ เนื่องจากข้อมูลดิจิทัลถูกส่งผ่านทางสายของโดมิโน ผลกระทบนี้จึงแตกต่างจากปรากฏการณ์ที่:
- พลังงานถูกส่งผ่านโดยไม่มีการขยายจึงสูญเสียไป หรือ
- การขยายสัญญาณถูกนำมาใช้กับสัญญาณที่ไม่ใช่ดิจิทัล ซึ่งทำให้เกิดเอฟเฟกต์เสียงรบกวนได้
งานวันโดมิโนจัดแสดงสิ่งประดิษฐ์มากมาย โดยส่วนใหญ่มีจุดประสงค์เพื่อความบันเทิง สิ่งประดิษฐ์บางอย่างชวนให้นึกถึงวงจรดิจิทัล ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่เพียงแต่จะมีการจัดแสดงเครื่องมือคล้ายโทรเลขเท่านั้น แต่ยังรวมถึง โมดูลประมวลผลข้อมูลอย่างง่ายอีกด้วย
เป็นไปได้ที่จะใช้ปรากฏการณ์ นี้ ในการสร้างเครื่องมือคำนวณที่ไม่ธรรมดา[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]ปรากฏการณ์พื้นฐานเพียงพอที่จะบรรลุเป้าหมายนี้[ 2 ]แต่ "ไซแนปส์เชิงกล" ก็สามารถนำมาใช้ได้เช่นกัน (ดูออนไลน์[ 4 ] ) ในลักษณะเดียวกับไซแนปส์ไฟฟ้าหรือ ไซแนป ส์เคมี
แง่มุมเชิงตรรกะ


วงจรลอจิกORสร้างได้ง่ายด้วยโดมิโน โดยประกอบด้วยเส้นทางโดมิโนสองเส้นเรียงกันเป็นรูปตัว Y โดยมีส่วนลำต้นของตัว Y เป็นเอาต์พุต ส่วนที่ซับซ้อนคือการหาวงจรลอจิกอื่นมาต่อกับ OR เพื่อให้ได้ ชุดวงจร ที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถแทนวงจรลอจิกทั้งหมดได้
ไม่มีเกตโดมิโนใดที่สามารถสร้างเอาต์พุต 1 ได้เมื่ออินพุตทั้งหมดเป็น 0 ดังนั้นจึง ไม่สามารถสร้าง เกต NOTได้เว้นแต่จะรวมลำดับ 'แหล่งพลังงาน' ภายนอก (แถวของโดมิโนที่ถูกล้มลงไม่ว่าอย่างไรก็ตาม) ในกรณีนั้น สัญญาณจากอินพุตสามารถใช้เพื่อตีโดมิโนในลำดับ 'แหล่งพลังงาน' ในทิศทางที่ผิด ทำให้พวกมันหยุดไม่ให้เคลื่อนที่ต่อไปเมื่อควรจะเคลื่อนที่ต่อไป อย่างไรก็ตาม การนำลำดับจาก 'แหล่งพลังงาน' หนึ่งไปยังเกตหลายตัวด้วยจังหวะเวลาที่เหมาะสมนั้นทำได้ยาก[ 5 ]เกต OR และเกต NOT ทำงานร่วมกันได้อย่างสมบูรณ์ทำให้สามารถสร้างคอมพิวเตอร์โดมิโนใดๆ ก็ได้ในทางทฤษฎีภายใต้กระบวนทัศน์นี้[ 6 ]
เพื่อให้ได้เอาต์พุต 0 เมื่ออินพุตทั้งหมดเป็น 1 จำเป็นต้องมี การป้อนกลับเพื่อขัดจังหวะเส้นทางจากสัญญาณอินพุตPไปยังสัญญาณเอาต์พุตQเพื่อให้เกตตรรกะเทียบเท่ากับ Q AND (NOT P) ในทำนองเดียวกันเกต XORสามารถสร้างขึ้นได้ด้วยการป้อนกลับจากอินพุตทั้งสอง โดยที่อินพุตทั้งสองจะขัดจังหวะซึ่งกันและกันหากทั้งคู่เป็น 1 อย่างไรก็ตาม เกตดังกล่าวขึ้นอยู่กับความพร้อมกันของอินพุตอย่างมากเพื่อป้องกันไม่ให้อินพุตหนึ่งทำลายวงจรป้อนกลับของอินพุตตรงข้าม
บันทึก
สถิติปัจจุบันของคอมพิวเตอร์โดมิโนที่ใหญ่ที่สุดคือเครื่องบวกเลข 6 บิต
ในงานเทศกาลวิทยาศาสตร์แมนเชสเตอร์ในปี 2012 นักคณิตศาสตร์Matt Parkerและทีมอาสาสมัครได้ร่วมกันสร้างตัวบวกเลขฐานสองแบบโดมิโน ซึ่งสามารถบวกอินพุตสามบิตสองตัวและสร้างเอาต์พุตสามบิตได้ ซึ่งทำงานได้สำเร็จ ในวันถัดมา พวกเขาพยายามสร้างตัวบวกเลขสี่บิต ซึ่งพวกเขาทำสำเร็จ แต่การทดสอบครั้งสุดท้ายมีข้อผิดพลาดบางประการ (หนึ่งเกิดจากการรั่วไหลของสัญญาณระหว่างโซ่โดมิโน และอีกหนึ่งปัญหาเรื่องเวลา) [ 7 ]
ในปี 2018 ณ สำนักงานใหญ่ Bank Muscatในโอมานทีมงานนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 12 จากAmerican British Academy (ABA) นำโดย Saatvik Suryajit Korisepati โดยมี Alex Freyer, Zoltan Sojitory และนักเรียนคอมพิวเตอร์คนอื่นๆ ร่วมให้ความช่วยเหลือ ได้ใช้โดมิโนจำนวน 15,000 ตัวเพื่อสร้างวงจรบวกเลข 5 บิตที่สามารถบวกเลขใดๆ ก็ได้จนถึงผลรวม 63 [ 8 ]
ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2567 ทีมของนักเรียนมัธยมปลายชาวฟินแลนด์ประสบความสำเร็จในการสร้างตัวบวกเลข 6 บิตจากโดมิโนมากกว่า 10,000 ตัว[ 9 ]
ดูเพิ่มเติม
- ตรรกะโดมิโน
- แนวคิดนี้ถูกกล่าวถึงในหนังสือชื่อI Am a Strange LoopโดยDouglas Hofstadter
หมายเหตุ
- 1 2คอมพิวเตอร์โดมิโน
- 1 2 3คอมพิวเตอร์โดมิโนเก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2549 ที่Wayback Machineพร้อมคำอธิบายโดยละเอียดที่เขียนโดย David Johnston
- ↑เจมส์ แม็กไกวร์: IBM สร้างวงจรคอมพิวเตอร์ระดับโมเลกุลเก็บถาวรเมื่อวันที่ 19 กรกฎาคม 2549 ที่Wayback Machineนิตยสาร NewsFactor ออนไลน์ ปี 2549 หัวข้อที่อยู่ในจุดตัดระหว่างการคำนวณระดับโมเลกุลและคอมพิวเตอร์แบบโดมิโน
- ↑ Perrucci, Mike: Domino Toppling
- ↑คอมพิวเตอร์ Domino เก็บถาวรเมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2549 ที่Wayback Machineพร้อมคำอธิบายโดยละเอียดที่เขียนโดย David Johnston
- ↑ Wernick, William (1942) "Complete Sets of Logical Functions," Transactions of the American Mathematical Society 51 : 117–32. ในรายการของเขาในหน้าสุดท้ายของบทความ Wernick ไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่าง ← และ → หรือระหว่างและ.
- ↑เก็บถาวรไว้ที่ GhostarchiveและWayback Machine: คอมพิวเตอร์โดมิโน 10,000 ตัวYouTube
- ↑ "นักเรียน ABA โอมานสร้างสถิติโลกในการแข่งขันโดมิโน" 31 ตุลาคม 2018
- ↑ "Matematiikka | Helsinkiläiset lukiolaiset rikkoivat erikoisen maailmanennätyksen: "Pöhkö ja epäkäytännöllinen projekti"" . Helsingin Sanomat (in Finnish). 2024-02-07 . สืบค้นเมื่อ2024-05-14 .
ลิงก์ภายนอก
- Kybernetikos, (kyb) (28 กุมภาพันธ์ 2550). "การคำนวณแบบโดมิโน" .