3、计算领域映射：具身计算的探索

计算领域映射：具身计算的探索

1. 具身计算的挑战与基础概念

具身计算面临的一个挑战是识别或设计具有与有用计算相同数学结构的物理过程，同时还要具备理想的物理特性，如速度和可控性。重要的是，物理过程能够轻松“编程”以模拟所需计算，而无需过多抽象层次。

1.1 输入输出转导

输入输出转导是通用计算实现与特定输入或输出介质之间的转换，在具身计算中与传统计算有所不同。在传统嵌入式计算机中，传感器和执行器使计算机能与物理系统交互。传感器将特定物理形式的信息转换为计算机内部通用实现的信息，而输入的特定物理形式不能随意改变，否则传感器将获取错误信息。执行器则将计算机内的通用信息转换为特定物理形式，以在物理系统中产生预期效果。

理想的转导过程只改变信息的物质形式，而不改变其形式，但实际中形式也会有变化。在传统计算中，转导具有蝴蝶结组织，单一计算实现是多个输入转导的目标和多个输出转导的源。而具身计算的转导问题更复杂，因为可能没有单一的计算表示作为转导的目标或源。

1.2 模拟计算

模拟计算最初指用方便的物理系统模拟目标系统的计算。由于大多数模拟计算机使用连续物理过程，且常用于模拟遵循连续定律的物理系统，“模拟计算”逐渐指在连续介质中的计算，与离散过程实现的“数字计算”相对，更准确地说，应分别称为连续计算和离散计算。

从数学角度看，模拟计算机是连续时间动态系统，通常由常微分方程或偏微分方程定义。输入可编码在系统的初始状态，输出编码在最终收敛状态。具身模拟计算的挑战是找到能轻松配置以解决问题的物理动态系统。

为实现所需的动态系统，需要通用模拟计算机（GPACs）。目前还没有像传统计算中通用图灵机