Bramki logiczne działające dzięki szumowi

snipped-for-privacy@smutec.pl pisze:

Jakiś czas temu czytałem o całkowicie odmiennej koncepcji "urządzeń logicznych" - chodziło o "bramki odwracalne" (?). Ogólna idea była taka

- w układach logicznych stany 0 i 1 różnią się energią, w przypadku "normalnej" logiki - energia ta jest wyrażona różnicą napięć dla tych stanów i ładunkiem zgromadzonym w pojemności (wejściowej?) bramki. Duża różnica energii stanów oznacza że prawdopodobieństwo przekłamania na skutek ruchów termicznych ładunków jest niskie (im większy "obszar zabroniony" pomiędzy "1" a "0" tym mniejsza szansa że szumy spowodują fałszywy odczyt stanu). Z drugiej strony w klasycznych układach logicznych energia ta jest przy każdej zmianie stanu tracona - powodując nagrzewanie układu. Ogranicza to górna częstotliwość przełączania - dlatego właśnie szybie układy logiczne pracują na niskich napięciach i są zbudowane z bardzo małych elementów - tyle że nie da się miniaturyzować bez końca bo kiedy do zmiany stanu bramki wystarczy parę elektronów na wyjściu mamy nie sygnał logiczny tylko szum. Richard Feynman zaproponował nowy typ elementów logicznych opartych na zasadzie maszyn odwracalnych (niestety - czytałem tylko wykład Feynamna, w którym wspomina o tej idei - żadnych konkretów). Dodatkowo - tak skonstruowane układy miały być odporne na szum - w przypadku niepożądanej zmiany stanu przetwarzania zaczynało się od nowa, a dobierając energie stanów logicznych można było wymieniać szybkość (duża energia, mało przekłamań, układ szybko kończy obliczenia) na zużycie energii (mała energia, częste przekłamania, układ wielokrotnie powtarza obliczenia zanim dojdzie do końca). Feynman twierdził że z "odwracalnych" bramek można zbudować odpowiednik każdego klasycznego układu logicznego wykorzystując tylko nieco więcej elementów. Szybki google na temat "feynman reversible logic" wyrzucił sporo trafień. Z bardziej przyziemnych sposobów wykorzystania szumu - istnieją przetworniki analog/cyfra w których do sygnału dodaje się szum w celu zwiększenia dokładności pomiaru (ilości bitów). Zasada jest dość prosta, powiedzmy że masz przetwornik 4bit, z progami na 0,1V,2V itd. (całkowite volty). Próbujesz zmierzyć nim napięcie 1,38V - jeśli niema szumu na wyjsciu zawsze jest wskazania 1V, teraz dodajemy szum, wskazanie zaczyna skakać, czasami jest 1V, czasami 0V, a czasami nawet 3V. Wystarczy teraz poobserwować wskazanie przez dłuższy czas i policzyć średnią. Im dłużej obserwujemy - tym dokładniejszy wynik. A dlaczego szum a nie np. sinusoidę? Bo np. czysty szum nie jest skorelowany z sygnałami z innych źródeł, a w przypadku sinusoidy możemy mieć pecha i np. mierzyć sinusoidę o minimalnie innej częstotliwości (i dostać na wyjściu piękne zdudnienia) Pozdrawiam GRG

Użytkownik "grg12"

Ale przy pomiarze stałego sygnału to może byś sinusoida.

Robert

Nie tzreba miec zadnego pomyslu; opisane jest dokladnie tutaj

Przy okazji, pragne zwrocic uwage ze "szum" i "chaos" to zupelnie inne rzeczy

A.L.

"...Warunkiem jest, by zaaplikować układowi dobrze dobrany szum - ani za silny, ani za słaby..."

W większości zastosowań współczesnych wystarczy zadbac o to, by szum nie był za mocny, za słaby może sobie być i w tej kwestii - totalnie bez ograniczeń.

"Amerykańsko-indyjska grupa uczonych odkryła, że optymalny poziom szumu potrzebny do najdokładniejszego działania ich układu jest właśnie taki, jak w projektowanych najmniejszych na świecie tranzystorach. "

Ja bym to przełożyć n apolski tak: "jacys amerykanie i hindusi ogłosili, że potrafią tak zaprojektowac strukturę miniaturyzowanych bramek że ich szumy nie będa ważąco wpływac na ich pracę" :)

a z oryg. tekstu nie wynika konkretne rozwiazanie, ale mozna np wywnioskowac ze to co oni uznaja za bramke bedzie w istocie struktura wielu bramek wykonujacych te sama operacje i ilosc 'podejsc' lub rownoleglych, dublowanych operacji, bedzie taka by zdolala wyeliminowac wplywy szumu. a szum jako taki potrzebny jest chyba by przelaczac stany bo podkreslaja nieliniowosc tych 'bramek' - bramka z zasady jest nieliniowa tylko dwustanowa, moze na drodze opracowanie - dziennikarz - tlumacz ktos pomieszal 'bramka' z 'tranzystor' i stad taki misz-masz. budowano juz tranzystory przelaczane pojedynczymi ladunkami a taka sytuacja juz si ekwalifikuje jako przelaczanie szumem, czyli pewnie o to tu chodzi. to co mi przychodzi do glowy to jeszcze lepszy numer - byc moze takie bramki moglyby dzialac BEZ ZASILANIA.

samo pojecie szumu stochastycznego ktore tam padlo przypomina mi sytuacje gdy ogladasz mecz na starym psujacym sie rubinie. gdy stoi sobie spokojnie - slyszysz cichy szum i widzisz mrówki. gdy przywalisz pięścią - na pół sekundy wskoczy obraz. jeżeli będziesz walil pięścia bez przerwy - poznasz wynik i jakosc tego wyniku ni eodbiegnie od wynikow ktore poznaja znajomi na

Dnia Mon, 20 Apr 2009 18:48:04 -0500, A.L snipped-for-privacy@aol.com napisał:

tak w kwestii ktora poruszano ostatnio na pl.sci.fizyka - nie jest czasem niezgodne z prawem umieszczanie pdfa publikacji z APS na wlasnej stronie ?

Jest, o ile artykul zostal opublikowany w czasopismie/ksiazce i nie ma sie zgody wydawcy na umieszczenie kopii na wlasnej stronie

A.L.