Что такое естественные вычисления?

Естественное вычисление относится к любому типу вычислительной техники, которая использует материалы или вдохновение от природы. Примеры естественных вычислений включают разработку искусственных нейронных сетей, которые адаптируются к изменениям, и разработку квантовых компьютеров, которые потенциально могут быть во много раз мощнее современных компьютеров. Естественные вычисления также могут относиться к созданию искусственных веществ, которые имитируют те, что в природе.

Существует ряд вычислительных областей, которые используют идеи природы для создания более эффективных решений проблем. Некоторые компьютеры также разрабатываются в начале 21-го века для использования природных материалов, таких как определенные молекулы, для выполнения более быстрых и более эффективных расчетов. Эти методы - все формы естественных вычислений, потому что они не существовали бы без детального знания того, как работают естественные системы.

Естественные вычисления также могут относиться к попыткам создать искусственные организмы, которые ведут себя как естественные системы. К ним относятся попытки создания систем, которые могут выполнять такие процессы, как регуляция генов, что важно для живых организмов. Другим примером является самостоятельная сборка, которая относится к системам, которые могут самоорганизовываться из неорганизованного исходного состояния.

Например, нейронные сети часто используются программистами, которые хотят, чтобы программа автоматически становилась более эффективной со временем. Они основаны на структурах, найденных в естественных нейронных сетях, таких как найденные в нейронах в мозге. Используя простые версии систем, найденных в естественных нейронных сетях, программисты могут сделать свои программы более адаптируемыми к новой информации. С 2011 года искусственные нейронные сети не приближаются к сложности естественных нейронных сетей, но они все еще могут быть полезны.

Другим примером естественных вычислений является исследование того, как построить квантовый компьютер. Идея состоит в том, что вместо современных компьютеров, которые выполняют вычисления на основе двоичных состояний 0 или 1, квантовый компьютер теоретически может использовать гораздо больше состояний. Это может привести к гораздо более быстрым компьютерам. Хотя считается, что до квантового компьютера еще далеко, по состоянию на 2011 год, по-видимому, нет никаких научных причин, по которым его нельзя достичь, когда технология станет достаточно передовой.

Есть множество других примеров естественных вычислений. К ним относятся создание искусственной жизни, робототехники и эволюционных вычислений. Интеллект Роя, который является типом системы, которая имитирует большие группы животных, таких как муравьи, также может быть важен в будущем. Он имеет ряд потенциальных применений, особенно при попытке прогнозировать будущие события.