Grenzen beim Rechnen Teil 2 Pierre Ziegler, Sergei Chevtsov

Embed Size (px)

Text of Grenzen beim Rechnen Teil 2 Pierre Ziegler, Sergei Chevtsov

  • Folie 1
  • Grenzen beim Rechnen Teil 2 Pierre Ziegler, Sergei Chevtsov
  • Folie 2
  • Inhalt - Wiederholung: Turingmaschine - Prinzip chemische Reaktionen - Modell RNA Polymerase - Chemische Turingmaschine - Brownsche Uhrwerk-Turingmaschine
  • Folie 3
  • Turingmaschine
  • Folie 4
  • Reversible Turingmaschine Vorteile des reversiblen Typs gegenber Billard-Kugel-Rechner: Nutzung der thermischen Bewegung als Antrieb hnlich der Bewegung des Teilchens in einer Ionen Lsung
  • Folie 5
  • Ionen-Lsung - schwaches elektrisches Feld als Antriebskraft - ber kurzen Zeitraum zufllige Bewegung - im Mittel eine Vorzugsrichtung der Verschiebung Doch stellt sich die Frage: Wie soll eine sinnvolle Folge mathematischer Operationen ablaufen?
  • Folie 6
  • Chemische Reaktion - Brownsche Molekularbewegung und es reagiert doch! - im Prinzip alle Reversibel - Methoden, um eine Reaktion in Gang zu halten - Verhltnis Hin- und Rckschritte, bentigte Zeit beliebig geringe Energie zur Erhaltung der Antriebskraft Chemische(?) reversible (??) Turingmaschine ???
  • Folie 7
  • RNA- Polymerase - DNA- Verdopplung - Ionen- Lsung im Zellkern (A, G, C, T) - Enzym als Katalysator
  • Folie 8
  • RNA- Polymerase
  • Folie 9
  • Folie 10
  • - Antrieb durch Stoffwechselvorgnge (Entfernen von Pyrophosphat-Ionen)
  • Folie 11
  • RNA- Polymerase BandSchreib- Lese- Kopf bergangs- regeln BandsegmentBits DNA- StrangEnzymdiktiert das Enzym NukleosidA, C, G, T Im Prinzip schon eine chemische Turingmaschine, allerdings ohne Verarbeitung der Informationen
  • Folie 12
  • Chemische Turingmaschine BandSchreib- Lese- Kopf bergangs- regeln BandsegmentBits Langes Molekl als Rckgrat Kleines Molekl Enzyme selber BitmoleklZwei Basen (0 und 1) - hypothetisch !
  • Folie 13
  • Chemische Turingmaschine Das passende Enzym 4 Arme ~ Anfangszustand
  • Folie 14
  • Chemische Turingmaschine Dockt sich an
  • Folie 15
  • Chemische Turingmaschine Drei Aktionen: - reit alte ab - dockt neue an - Verschiebung nach rechts
  • Folie 16
  • Chemische Turingmaschine neuer Zustand
  • Folie 17
  • Chemische Turingmaschine - Lsung mit vielen Moleklen und Enzymen - Reinigung von Produkten (z.B. abgetrennte Kpfe) - je langsamer die Hinreaktion, desto weniger Energie Beliebig geringer Energieverbrauch ABER: Fehler mglich (so wie bei DNA im richtigen Leben)
  • Folie 18
  • Brownsche Uhrwerk Turingmaschine - Im Prinzip gleiche Arbeitsweise wie chemische TM - keine Fehler, da starres reibungsfreies Uhrwerk - insgesamt: weniger Idealisierung als BillardKugelRechner, aber mehr als Chemische TuringMaschine Idealisierung C T M B U T M BKG Charles H. Bennett
  • Folie 19
  • Brownsche Uhrwerk Turing Maschine - Nuten und Nocken - statisches Wackeln - nur zwei makroskopische Bewegungen
  • Folie 20
  • Q-Bit (= 0) Leser Manipulator Bit (= 1) Schraubenzieher Brownsches Uhrwerk-Ding
  • Folie 21
  • Folie 22
  • Folie 23
  • Folie 24
  • Folie 25
  • Folie 26
  • Folie 27
  • Folie 28
  • Folie 29
  • Brownsche Uhrwerk-Turingmaschine - ein Schritt rckwrts gleichwahrscheinlich einem Schritt vorwrts - eine kleine uere Kraft gibt im Mittel die Richtung an - beliebig kleiner Energieaufwand fr Antrieb Es existiert keine Mindestenergie, mit der sich eine Brownsche Uhrwerk Turing-Maschine betreiben liee FAZIT:
  • Folie 30
  • Quantenphysikalische Einwnde - Wie ist es mit Unschrferelation ? Unsicherheit beim Messen der Dauer ist umgekehrt proportional zur Unschrfe der Energienderung des Prozesses - Wer will bei uns allerdings mikroskopisch messen? - Modelle reversibler quantenmechanischer Rechner von Benioff &Co.
  • Folie 31
  • Zeitgeme Praxis - reversible Sprache (R angelehnt an C) - reversible Chips (Pendulum) Nutzen: - Senkung des globalen Energieverbrauchs durch PCs - Vermeidung der berhitzung - Mobile Rechner
  • Folie 32
  • DANKE FR EUER LEISES SCHNARCHEN