노이즈 기반 논리

Noise-based logic

NBL(Noise-based logic, NBL)[1][2][3][4][5][6][7][8]은 21세기에 개발된 다변량 결정론적 논리 체계의 한 종류로, 논리 값과 비트는 확률적 프로세스의 다른 실현에 의해 표현된다. 소음 기반 논리의 개념과 그 이름은 라즐로 B에 의해 만들어졌다. Kish. 그것의 기초 논문에서[3], 그 생각은 뇌 신호의 확률과 Kish cyper와 같은 파격적인 소음 기반 의사소통 체계에서 영감을 얻었다는 것에 주목한다.

노이즈 기반 논리 공간 및 하이퍼스페이스

논리 값은 다차원 "벡터"(직교 함수)와 그 중위로 표현되며, 여기서 직교 기준 벡터는 독립적인 소음이다. 노이즈 비트라고 하는 베이스 노이즈의 적절한 조합(제품 또는 세트이론적 제품)에 의해, 로직 하이퍼스페이스는 D(N) = 2차원의N 숫자로 구성될 수 있는데, 여기서 N은 노이즈 비트의 수입니다. 따라서 단일 와이어의 N 노이즈 비트는 2개의2N 서로 다른 논리 값을 표현할 수 있는 2개의N 고전적 비트의 시스템에 해당한다. 제로 평균의 확률적 공정의 독립적 실현은 서로 교차 상관관계가 없으며 제로 평균의 다른 확률적 공정과 관련이 없다. 따라서 기본 소음 벡터는 서로 직교할 뿐만 아니라 서로 직교하며 모든 소음 기반 논리 상태(감독)는 하드웨어의 모든 배경 소음과도 직교한다. 따라서 소음 기반 논리 개념은 잠재적으로 높은 에너지 효율을 제공할 수 있는 속성인 배경 잡음에 대해 견고하다.

노이즈 기반 논리에 사용되는 신호 유형

소음 기반 논리가 처음 도입된 [3]논문에서는 평균이 0인 일반 확률적 프로세스가 제안되었고 논리 시스템의 결정론적 신호 버전으로 직교 사인 신호 시스템도 제안되었다. 통계적 오류와 신호 에너지에 대한 수학적 분석은 기본 논리 공간에서의 논리 신호로서 가우스 소음과 그 생산물 및 로직 하이퍼스페이스(Logic 하이퍼스페이스)에서 그 생산물의 상술로 한정되었다(또한 참조).[4] 이후의 뇌 논리 체계에서 논리 신호는 (신경 신호와 유사하게) 포아송 공정에 의해 생성된 단극 스파이크 시퀀스, 그리고 서로 다른 스파이크 시퀀스의 설정-이론적 통합(감독)과 교차점(제품)이었다.[5] 이후 즉각적인 소음 기반 논리 체계와[6][7] 계산 작업에서 무작위 전파(주기적 시간, 양극성, 진폭의 고정 절대값을 갖는)도 NBL에 이용 가능한 가장 단순한 확률적 공정 중 하나로 활용되었다.[8] 단위 진폭과 대칭 확률을 선택할 때, 결과 무작위 텔레비전 파형은 전체 클럭 기간 동안 유지되는 +1 또는 -1 상태에 있을 확률은 0.5이다.

소음 기반 논리 게이트

소음 기반 논리 게이트는 입력에서 논리 값을 식별하는 방법에 따라 분류할 수 있다. 첫 번째 관문은[3][4] 입력 신호와 기준 소음 사이의 통계적 상관관계를 분석했다. 이것들의 장점은 배경 잡음에 대한 강건함이다. 단점은 속도가 느리고 하드웨어 복잡성이 높다는 것이다. 즉석 논리[5][6][7] 게이트는 빠르고 복잡성은 낮지만 배경 소음에 대해서는 강력하지 않다. 신경 스파이크 유형의 신호나 일체형 절대 진폭의 양극성 무작위 전파, 진폭의 부호에만 있는 무작위성은 매우 단순한 순간 논리 관문을 제공한다. 그러면 선형 또는 아날로그 장치가 불필요하며, 이 계획은 디지털 영역에서 작동할 수 있다. 그러나, 순간 논리가 고전적 논리 체계와 인터페이스되어야 할 때마다 인터페이스는 오차가 없는 신호를 위해 상관자 기반 논리 게이트를 사용해야 한다.[6]

소음 기반 논리의 보편성

위에 열거한 모든 소음 기반 논리 체계는 보편성이 입증되었다.[3][6][7] 논문은 일반적으로 NOT와 AND 관문을 생산하여 보편성을 입증한다. 왜냐하면 둘 다 갖는 것은 부울 논리의 보편성에 만족스러운 조건이기 때문이다.

노이즈 기반 논리에 의한 연산

느린 통신 채널에 대한 문자열 검증 작업은[8] 방법이 본질적으로 해시함수의 계산에 기초하는 강력한 컴퓨팅 애플리케이션을 보여준다. 이 계획은 무작위 전파를 기반으로 하며, 저자들은 뇌의 지능이 제한된 양의 정보에 근거하여 합리적으로 좋은 결정을 내리기 위해 유사한 연산을 사용하고 있다고 직관적으로 결론을 내린다고 논문에서[8] 언급하고 있다. 첫 번째 D(N) = 2 정수수의N 중첩은 2N 연산만으로 제작할 수 있는데, 저자는 이를 논문에서 '아킬레스 발목 수술'이라고 부른다.[4]

노이즈 기반 로직의 컴퓨터 칩 구현

실용적인 컴퓨터에 소음 기반 논리를 활용하기 위한 예비 계획들이 이미[8] 발표되었다. 그러나, 이러한 신문들을 보면, 이 젊은 분야가 일상 애플리케이션에서 보여지기까지는 아직 갈 길이 멀다는 것이 명백하다.

참조

  1. ^ David Boothroyd (22 February 2011). "Cover Story: What's this noise all about?". New Electronics.
  2. ^ Justin Mullins (7 October 2010). "Breaking the Noise Barrier: Enter the phonon computer". New Scientist. Archived from the original on 2016-04-13.
  3. ^ a b c d e Laszlo B. Kish (2009). "Noise-based logic: Binary, multi-valued, or fuzzy, with optional superposition of logic states". Physics Letters A. 373 (10): 911–918. arXiv:0808.3162. Bibcode:2009PhLA..373..911K. doi:10.1016/j.physleta.2008.12.068.
  4. ^ a b c d Laszlo B. Kish; Sunil Khatri; Swaminathan Sethuraman (2009). "Noise-based logic hyperspace with the superposition of 2^N states in a single wire". Physics Letters A. 373 (22): 1928–1934. arXiv:0901.3947. Bibcode:2009PhLA..373.1928K. doi:10.1016/j.physleta.2009.03.059.
  5. ^ a b c Sergey M. Bezrukov; Laszlo B. Kish (2009). "Deterministic multivalued logic scheme for information processing and routing in the brain". Physics Letters A. 373 (27–28): 2338–2342. arXiv:0902.2033. Bibcode:2009PhLA..373.2338B. doi:10.1016/j.physleta.2009.04.073.
  6. ^ a b c d e Laszlo B. Kish; Sunil Khatri; Ferdinand Peper (2010). "Instantaneous noise-based logic". Fluctuation and Noise Letters. 09 (4): 323–330. arXiv:1004.2652. doi:10.1142/S0219477510000253.
  7. ^ a b c d Peper, Ferdinand; Kish, Laszlo B. (2011). "Instantaneous, Non-Squeezed, Noise-Based Logic" (PDF). Fluctuation and Noise Letters. 10 (2): 231. arXiv:1012.3531. doi:10.1142/S0219477511000521.
  8. ^ a b c d e Laszlo B. Kish; Sunil Khatri; Tamas Horvath (2010). "Computation using Noise-based Logic: Efficient String Verification over a Slow Communication Channel". The European Physical Journal B. 79: 85–90. arXiv:1005.1560. Bibcode:2011EPJB...79...85K. doi:10.1140/epjb/e2010-10399-x.

외부 링크