计算领域映射:包括具身计算与可逆逻辑元件
1. 具身计算与形态发生算法
计算是一种特殊的物理过程,其中物理交互可被描述为信息处理。为了探索更广泛的计算范式,具身计算成为一个重要的研究方向,它专注于计算过程的物理实现。
在具身计算的研究中,形态发生算法具有重要意义。这些算法在处理大量智能体时具有良好的扩展性,并且相对独立于智能体的大小。只要连续近似足够接近,算法的性能就不会受智能体数量的显著影响。
为了便于开发和测试形态发生算法,研究人员开发了一种形态发生编程语言。该语言允许定义“物质”,并通过偏微分方程(PDEs)描述其属性和行为。这种算法既可以在传统计算机上执行,也可以在适当的物理介质中实现,例如大量编程的微型机器人或基因工程微生物。如果在物理介质中实现,执行结果将是所需的物理结构。
目前,研究人员正在开发全局到局部的编译算法,将描述无穷小粒子连续行为的PDEs转换为特定大小的有限数量智能体的行为程序,同时保持较大范围的规模独立性。
通过模拟,研究人员已经展示了人工形态发生在多个问题上的应用,包括在人工大脑区域之间路由密集纤维束,以及组装具有指定数量脊柱节段、腿部和腿节段的昆虫状身体框架。
下面是形态发生算法相关研究的一个简单流程:
graph LR
A[开发形态发生编程语言] --> B[定义物质及属性行为(PDEs)]
B --> C[在传统计算机执行算法]
B --> D[在物理介质实现算法]
C --> E[模拟应用于问题(如纤维束路由、身体框架组装)]
D --&
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