Logic trong sự hỗn loạn – điên rồ hay hợp lý?

Trong quá trình tạo ra một mô hình điện toán mới, máy tính lượng tử hiện không còn là chủ đề hàn lâm được bàn đến nhiều nhất. Phát biểu tại Hội nghị thường niên tháng 3 của Hội vật lý Mỹ, tiến sĩ William Ditto, thuộc Đại học Florida (Mỹ), đã công bố một công trình nghiên cứu về lý thuyết “điện toán hỗn tạp”.

Thực ra ý tưởng này không đến nỗi điên rồ như cái tên của nó. Sự hỗn loạn (chaos), trong cách nhìn của các nhà toán học, không phải là tính chất không thể dự đoán trước mà ngược lại, những hệ thống như vậy hoạt động theo một cơ chế có thể xác định và tái lập. Điểm mấu chốt ở đây là sự hình thành ra nó phụ thuộc một cách rất nhạy cảm vào những điều kiện ban đầu, tức là những yếu tố sẽ dẫn dắt cơ chế này trong suốt quá trình đi đến phản ứng cuối cùng: tính chất không thể dự đoán.

Bằng cách chọn lựa một cách cẩn thận những điều kiện cơ sở nói trên và chỉ cho phép hệ thống phát triển trong một khoảng thời gian ngắn, tiến sĩ Ditto cho rằng ông có thể khai thác được sự hỗn loạn này để dùng làm sức mạnh tính toán.

Ditto đề xuất việc sử dụng “các yếu tố hỗn loạn” (chaotic element – CE), có thể là những dạng mạch điện cụ thể hoặc tia laser và thậm chí là các neuron, để thay thế các cổng logic vốn là các khối cơ sở tạo nên cơ chế máy tính truyền thống. Thông tin đầu vào (input) cho mỗi CE, giống như với những yếu tố logic thông thường, sẽ là số nhị phân 0 và 1. Nếu yếu tố này đưa ra một giá trị vượt quá cái ngưỡng mà Ditto đã chọn trước thì kết quả là 1 và nếu chưa vượt qua ngưỡng đó thì được coi là 0. Điều này hoàn toàn giống như những gì diễn ra trong một cơ chế cổng logic truyền thống.

Từ năm 1998, Ditto và một cộng sự là Sudeshna Sinha của Viện nghiên cứu toán học Chennai (Ấn Độ) đã xác lập được một cơ sở quan trọng. Họ đã chứng minh được rằng: với một thành phần logic hỗ tạp, được chọn lựa một cách cẩn thận, thì những phép toán logic khác nhau như AND, OR,… có thể được thực hiện đơn giản bằng cách thay đổi giá trị của ngưỡng nói trên. Điều này sẽ cho phép một ma trận gồm các yếu tố logic hỗn tạp được tái lập trình một cách đơn giản và linh hoạt thông qua việc thay đổi các giá trị ngưỡng. Kết quả sau đó sẽ rất hữu ích cho những mạch điện có thể cấu hình lại. Khác với những mạch điện có thể cấu hình lại đang được sử dụng hiện nay, một máy tính theo cơ chế chaotic được reconfigure nhanh đến mức nó có thể thực hiện toàn bộ các chức năng khác nhau chỉ trong tích tắc. Đây không chỉ là sự thay đổi về lượng mà còn là về chất so với điện toán truyền thống.

Lý thuyết này còn tỏ ra rất hấp dẫn hơn nữa khi nhóm nghiên cứu của Ditto xây dựng được một thành phần logic điện tử sử dụng một tập hợp nhiều yếu tố đơn lẻ, chẳng hạn như các cục điện trở có khả năng phản ứng một cách hỗn tạp. Ngoài ra, họ còn tạo ra được một thành phần logic từ một cặp neuron thần kinh của con đỉa khi đặt trên một microchip.

Theo tiến sĩ Ditto, bằng cách thiết lập hợp lý dữ liệu đầu vào, đầu ra và ngưỡng giá trị, một hệ thống như vậy có thể tiến hành nhiều phép toán logic khác nhau cùng một lúc và về lâu dài sẽ đem lại khả năng thực hiện những tính toán nhanh hơn nhiều so với các yếu tố logic truyền thống.

Tuy nhiên, tất cả mới chỉ là điểm khởi đầu bởi vì có những hệ thống chaotic mang nhiều giới hạn khác nhau và lại phụ thuộc vào những cái khác. Ditto thừa nhận rằng giống như điện toán lượng tử, công nghệ này vẫn còn trong thời kỳ trứng nước nhưng chắc chắn có tiềm năng, bất chấp việc nhiều người vẫn nói rằng công nghệ điện toán hiện nay đã là quá đủ “rối loạn”.

Các tin mới hơn

Các tin cũ hơn