Transcomputing ongelma

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 4. joulukuuta 2017 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 7 muokkausta .

Translaskentaongelma on laskennallisen  monimutkaisuuden teoriassa tehtävä , joka vaatii yli 10 93 bitin informaation käsittelyä [1] . Numero 10 93 , jota kutsutaan " Bremermann-rajaksi ", on niiden bittien kokonaismäärä, jotka on käsitelty hypoteettisessa Maan kokoisessa tietokoneessa, joka toimii suurimmalla mahdollisella nopeudellaan ajanjaksona, joka on yhtä suuri kuin Maan kokonaiselinikä [1] [2 ] . Bremermann ehdotti termiä "transcomputing" [3] .

Esimerkkejä transcomputing-ongelmista

Matkamyyjän ongelma

Matkamyyjän tehtävänä on löytää tapa ohittaa tietty luettelo kaupungeista, joilla on minimikustannukset. Poikkipolun tulee käydä kaikissa kaupungeissa täsmälleen kerran ja palata lähtökaupunkiin. Jos listassa on n kaupunkia , mahdollisten kiertoteiden määrä on n ! . Koska 66! on suunnilleen yhtä suuri kuin 5,443449391×10 92 ja 67! ≈ 3,647111092×10 94 , kaikkien mahdollisten polkujen tarkistamisongelma muuttuu laskennalliseksi arvolle n > 66 .

Integroitujen piirien testaus

308 sisääntulon, 1 lähdön integroidun piirin kaikkien yhdistelmien täydellinen testaus vaatii 2 308 tuloyhdistelmän testaamista . Koska luku 2308 on transcomputational , tällaisen integroidun piirijärjestelmän testaus on translaskentaongelma. Tämä tarkoittaa, että skeemaa ei voi pakottaa raa'alla tavalla kaikille tuloille [1] [4] .

Kuviontunnistus

Tarkastellaan q × q -taulukkoa, joka edustaa shakkilaudan kaltaista kuviota, jossa jokainen neliö voi olla yksi k väristä. Mahdollisten kuvioiden kokonaismäärä on k n , missä n = q 2 . Tehtävä määrittää paras kuvioluokittelu minkä tahansa valitun kriteerin mukaan voidaan ratkaista luettelemalla kaikki mahdolliset värikuviot. Kahden värin kohdalla tällainen haku muuttuu laskennalliseksi, kun taulukon koko on 18 × 18 tai enemmän. 10 × 10 -taulukossa ongelma muuttuu laskennalliseksi, kun värejä on 9 tai enemmän [1] .

Tämä tehtävä liittyy verkkokalvon fysiologian tutkimukseen . Verkkokalvo koostuu noin miljoonasta valoherkästä solusta. Vaikka solulla olisi vain 2 mahdollista tilaa, verkkokalvon tilan käsittely kokonaisuutena vaatii yli 10 300 000 bitin informaation käsittelyä. Tämä ylittää reilusti Bremermannin rajan [1] .

Järjestelmäanalyysin ongelma

Järjestelmällä, jossa on n muuttujaa, joista jokaisella voi olla k mahdollista tilaa, voi olla k n mahdollista tilaa. Tällaisen järjestelmän analysointi vaatii vähintään k n bitin informaation käsittelyä. Tehtävästä tulee translaskentallinen, jos k n > 10 93 . Tämä tapahtuu seuraaville k :n ja n: n [1] arvoille :

k 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen
n 308 194 154 133 119 110 102 97 93

Seuraukset

Todellisten transcomputing-ongelmien olemassaolo johtaa tietokoneiden rajoituksiin tietojenkäsittelyvälineenä. Pelkkä laskentatehon lisäys ei pysty ratkaisemaan ongelmia, jotka vaativat valtavan määrän mahdollisten tilanteiden käsittelyä [2] .

Tieteiskirjallisuudessa

Douglas Adamsin kirjassa The Litchhiker's Guide to the Galaxy ratkaistiin laskennallinen ongelma, joka vastaa "elämän, maailmankaikkeuden ja kaiken pääkysymykseen" (vastauksen tiedetään olevan 42 ).

Katso myös

Muistiinpanot

  1. 1 2 3 4 5 6 Klir, George J. Systeemitieteen puolia (  indefinite) . - Springer, 1991. - S. 121-128. — ISBN 9780306439599 .
  2. 1 2 Bremermann, HJ (1962) Optimointi evoluution ja rekombinoinnin kautta julkaisussa: Self-Organizing systems 1962, toimittanut MC Yovitts et ai., Spartan Books, Washington, DC pp. 93-106.
  3. Heinz Muhlenbein Algoritmit, data ja hypoteesit: Oppiminen avoimissa maailmoissa . Saksan kansallinen tietojenkäsittelytieteen tutkimuskeskus. Haettu 3. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 8. syyskuuta 2012.
  4. Miles, William Bremermannin raja . Haettu 1. toukokuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 8. syyskuuta 2012.