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Gepostet on Aug 20, 2012 in Internet | Keine Kommentare

Complex Network Computer verarbeitet Informationen nach neuem Prinzip

Complex Network Computer verarbeitet Informationen nach neuem Prinzip

Am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) in Göttingen haben Wissenschaftler mit dem complex network computer ein neues und alternatives Prinzip der Informationsverarbeitung entwickelt. Der Computer arbeitet mit einem System aus einem Netzwerk gekoppelter schwingender Elemente, die in Wechselwirkung zueinander stehen. Die Sattelpunkte bilden hierbei eine Art Netzwerk. Eine dem Eingangssignal entsprechende Störung destabilisiert dabei einen Sattelpunkt-Zustand und das System sucht sich verschiedene Wege durch das Netz der Sattelpunkte. Zwei mögliche Rechenwege sind in der Grafik dargestellt. Die Dynamik dieses Systems kann für die Ausführung sämtlicher logischer Operationen genutzt werden. Die Forscher konnten sogar bereits einen Roboter nach dem neuen Prinzip programmieren.

 

Im Gegensatz zu konventionellen Computern liegt der Schwerpunkt beim complex network computer jenseits der beiden Zustände 0 und 1. Er zeigt ein neues Prinzip der Durchführung von Rechenoperationen unter völlig anderen Bedingungen, wie auch Prof. Dr. Marc Timme, Leiter der Forschungsgruppe Netzwerk-Dynamik am MPIDS, erklärt: „Völlig anders als bei der klassischen Informationsverarbeitung auf dem PC beruht unser neues Konzept nicht auf einem binären System aus Nullen und Einsen“

 

Datenverarbeitung in schwingenden Systemen

 

Für den neuen Computer eignen sich grundsätzlich alle schwingenden Syteme, wie etwa Pendel, Stromkreise oder auch Laser. Das aus der Verbindung mehrerer dieser Grundbausteine, beispielsweise mit einer Feder verbundene Pendel, resultierende dynamische Verhalten lässt sich zum Verarbeiten von Daten nutzen. Bei gekoppelten Pendeln entspricht dabei eine synchrone Choreographie bzw. Bewegung und damit der Schwingungen einem Sattelpunkt-Zustand. Eine Störung aus mehreren Teilsignalen wird als Eingangssignal verstanden. Ein Eingangsteilsignal kann in diesem Fall mit dem Anschubsen eines einzelnen Pendels verglichen werden. Je nach Stärke der einzelnen Teilsignale entscheidet sich, welchen neuen Sattelpunkt-Zustand das System anstrebt. Das Eingangssignal bestimmt hierbei einen bestimmten Weg durch das Netzwerk der Sattelpunkte. Der Weg entspricht dem Rechenergebnis.„Der Zustand, den das System so annimmt, erlaubt Rückschlüsse auf das Größenverhältnis der einzelnen Teilsignale“, erklärt Timme den Vorgang. „Es ist eine Art Sortieren nach Größe.“

 

Wie die Forscher zeigen konnten, lassen sich auf diese Weise alle logischen Operationen darstellen. Im complex network computer finden diese Operationen dabei gleichzeitig im gesamten Netzwerk statt und nicht nur in einem einzelnen Teilsystem, wie es in klassischen Computern der Fall ist. Das grobe Sortieren von Zahlen erledigt der neue Rechner mit diesem Prinzip beispielsweise schneller als konventionelle Computer. Erste Anwendung fand das Prinzip bei der Konstruktion eines einfachen Roboters. An der Umsetzung in elektronische Hardware arbeiten die Wissenschaftler jedoch noch. „Von einem leistungsfähigen Computer im eigentlichen Sinne sind wir zwar noch weit entfernt, doch wir konnten zeigen, dass die Idee grundsätzlich funktioniert“, so Timme.

 

Für den complex network computer werden jedoch keine Pendelsysteme zum Einsatz kommen, sondern voraussichtlich eher Systeme gekoppelter Laser, die nicht nur platzsparender sind, sondern auch schneller.

 

Weitere Informationen zum neuen Rechensystem finden Sie in der Mitteilung des MPI.

 

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