Universal Mechanical Polycomputation in Granular Matter
Universal Mechanical Polycomputation in Granular Matter
复制标题
颗粒物质中的通用机械多计算
DOI：
10.1145/3583131.3590520
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发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Bongard, Josh
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Parsa, Atoosa;Witthaus, Sven;Pashine, Nidhi;O'Hern, Corey;Kramer-Bottiglio, Rebecca;Bongard, Josh
非传统计算设备越来越受到关注，因为它们可以在对硅基电子设备不利的环境中运行，或者以传统电子设备无法实现的方式进行计算。机械计算机是这样一类设备，其中信息处理是从组件与环境的相互作用中出现的材料属性。这种信息处理可以表现在各种物理基质中，其中之一是颗粒物质。在颗粒集合体中，振动可以看作是信息的承载方式。这可以被用来实现“多计算”：材料可以进化，使得其中的单个颗粒可以同时以不同的频率报告多个逻辑运算的结果，而不依赖于量子效应。在这里，我们展示了一种材料的演变，其中一个晶粒同时作为两个不同的NAND门在两个不同的频率。与非门是感兴趣的，因为任何逻辑操作都可以从它们构建。此外，它们是非线性的，因此向通用的、计算密集的机械计算机迈出了一步。多元计算被发现分布在每个进化的材料，这表明材料的鲁棒性。随着材料科学的最新进展，这些材料的硬件实现最终可能会提供挑战传统计算机计算密度的设备。
Unconventional computing devices are increasingly of interest as they can operate in environments hostile to silicon-based electronics, or compute in ways that traditional electronics cannot. Mechanical computers, wherein information processing is a material property emerging from the interaction of components with the environment, are one such class of devices. This information processing can be manifested in various physical substrates, one of which is granular matter. In a granular assembly, vibration can be treated as the information-bearing mode. This can be exploited to realize "polycomputing": materials can be evolved such that a single grain within them can report the result of multiple logical operations simultaneously at different frequencies, without recourse to quantum effects. Here, we demonstrate the evolution of a material in which one grain acts simultaneously as two different NAND gates at two different frequencies. NAND gates are of interest as any logical operations can be built from them. Moreover, they are nonlinear thus demonstrating a step toward general-purpose, computationally dense mechanical computers. Polycomputation was found to be distributed across each evolved material, suggesting the material's robustness. With recent advances in material sciences, hardware realization of these materials may eventually provide devices that challenge the computational density of traditional computers.
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DOI：
10.1145/3512290.3528861
发表时间：
2022-04
期刊：
Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation Conference
影响因子：
--
作者：
Atoosa Parsa;Dong Wang;C. O’Hern;M. Shattuck;Rebecca Kramer‐Bottiglio;J. Bongard
通讯作者：
Atoosa Parsa;Dong Wang;C. O’Hern;M. Shattuck;Rebecca Kramer‐Bottiglio;J. Bongard
影响因子：
64.8
作者：
Yasuda, Hiromi;Buskohl, Philip R.;Raney, Jordan R.
通讯作者：
Raney, Jordan R.
颗粒超材料中声学逻辑门的演变
DOI：
10.1007/978-3-031-02462-7_7
发表时间：
2022
期刊：
International Conference on the Applications of Evolutionary Computation
影响因子：
--
作者：
Parsa, Atoosa;Wang, Dong;O’Hern, Corey;Shattuck, Mark;Kramer-Bottiglio, Rebecca;Bongard, Josh
通讯作者：
Bongard, Josh
DOI：
10.1145/1830483.1830584
发表时间：
2010-07
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Michael D. Schmidt;Hod Lipson
通讯作者：
Michael D. Schmidt;Hod Lipson
影响因子：
64.8
作者：
El Helou, Charles;Grossmann, Benjamin;Harne, Ryan L.
通讯作者：
Harne, Ryan L.