Grenzen beim Rechnen Teil 2 Pierre Ziegler, Sergei Chevtsov

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    06-Apr-2015

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<ul><li> Folie 1 </li> <li> Grenzen beim Rechnen Teil 2 Pierre Ziegler, Sergei Chevtsov </li> <li> Folie 2 </li> <li> Inhalt - Wiederholung: Turingmaschine - Prinzip chemische Reaktionen - Modell RNA Polymerase - Chemische Turingmaschine - Brownsche Uhrwerk-Turingmaschine </li> <li> Folie 3 </li> <li> Turingmaschine </li> <li> Folie 4 </li> <li> 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 </li> <li> Folie 5 </li> <li> 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? </li> <li> Folie 6 </li> <li> 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 ??? </li> <li> Folie 7 </li> <li> RNA- Polymerase - DNA- Verdopplung - Ionen- Lsung im Zellkern (A, G, C, T) - Enzym als Katalysator </li> <li> Folie 8 </li> <li> RNA- Polymerase </li> <li> Folie 9 </li> <li> Folie 10 </li> <li> - Antrieb durch Stoffwechselvorgnge (Entfernen von Pyrophosphat-Ionen) </li> <li> Folie 11 </li> <li> 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 </li> <li> Folie 12 </li> <li> Chemische Turingmaschine BandSchreib- Lese- Kopf bergangs- regeln BandsegmentBits Langes Molekl als Rckgrat Kleines Molekl Enzyme selber BitmoleklZwei Basen (0 und 1) - hypothetisch ! </li> <li> Folie 13 </li> <li> Chemische Turingmaschine Das passende Enzym 4 Arme ~ Anfangszustand </li> <li> Folie 14 </li> <li> Chemische Turingmaschine Dockt sich an </li> <li> Folie 15 </li> <li> Chemische Turingmaschine Drei Aktionen: - reit alte ab - dockt neue an - Verschiebung nach rechts </li> <li> Folie 16 </li> <li> Chemische Turingmaschine neuer Zustand </li> <li> Folie 17 </li> <li> 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) </li> <li> Folie 18 </li> <li> 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 </li> <li> Folie 19 </li> <li> Brownsche Uhrwerk Turing Maschine - Nuten und Nocken - statisches Wackeln - nur zwei makroskopische Bewegungen </li> <li> Folie 20 </li> <li> Q-Bit (= 0) Leser Manipulator Bit (= 1) Schraubenzieher Brownsches Uhrwerk-Ding </li> <li> Folie 21 </li> <li> Folie 22 </li> <li> Folie 23 </li> <li> Folie 24 </li> <li> Folie 25 </li> <li> Folie 26 </li> <li> Folie 27 </li> <li> Folie 28 </li> <li> Folie 29 </li> <li> 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: </li> <li> Folie 30 </li> <li> 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 &amp;Co. </li> <li> Folie 31 </li> <li> Zeitgeme Praxis - reversible Sprache (R angelehnt an C) - reversible Chips (Pendulum) Nutzen: - Senkung des globalen Energieverbrauchs durch PCs - Vermeidung der berhitzung - Mobile Rechner </li> <li> Folie 32 </li> <li> DANKE FR EUER LEISES SCHNARCHEN </li> </ul>