Transcomputační problém

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 4. prosince 2017; kontroly vyžadují 7 úprav .

Transcomputační  problém je úloha v teorii výpočetní složitosti , která vyžaduje zpracování více než 10 93 bitů informace [1] . Číslo 10 93 , nazývané " Bremermannův limit ", je celkový počet bitů zpracovaných hypotetickým počítačem velikosti Země běžícím maximální možnou rychlostí za časové období rovnající se celkové době života Země [1] [2 ] . Termín „transcomputing“ navrhl Bremermann [3] .

Příklady transcomputingových problémů

Problém cestujícího obchodníka

Úkolem obchodního cestujícího je najít způsob, jak obejít daný seznam měst s minimálními náklady. Traverzová cesta musí navštívit všechna města právě jednou a vrátit se do výchozího města. Pokud je v seznamu n měst , pak je počet možných objízdných tras n ! . Protože 66! se přibližně rovná 5,443449391 × 10 92 a 67! ≈ 3,647111092×10 94 , problém kontroly všech možných cest se pro n > 66 stává transpočítačovým .

Testování integrovaných obvodů

Kompletní test všech kombinací integrovaného obvodu s 308 vstupy a 1 výstupem vyžaduje testování 2 308 kombinací vstupů. Protože číslo 2308 je transcomputational , úkol testování takového systému integrovaných obvodů je transcomputational problém. To znamená, že neexistuje způsob, jak brutálně vynutit schéma pro všechny vstupy [1] [4] .

Rozpoznávání vzorů

Uvažujme pole q × q představující šachovnicový vzor, ​​ve kterém každý čtverec může mít jednu z k barev. Celkový počet možných vzorů je k n , kde n = q 2 . Úkol určit nejlepší klasifikaci vzorů podle libovolného zvoleného kritéria lze vyřešit výčtem všech možných barevných vzorů. Pro 2 barvy se takové hledání stane transpočítačovým, když je velikost pole 18×18 nebo více. Pro pole 10×10 se problém stává transpočítačovým, když je počet barev 9 nebo více [1] .

Tento úkol souvisí se studiem fyziologie sítnice . Sítnici tvoří asi milion buněk citlivých na světlo. I když má buňka pouze 2 možné stavy, zpracování stavu sítnice jako celku vyžaduje zpracování více než 10 300 000 bitů informací. To daleko překračuje Bremermannův limit [1] .

Problém systémové analýzy

Systém n proměnných, z nichž každá může nabývat k možných stavů, může mít k n možných stavů. Analýza takového systému vyžaduje zpracování alespoň kn bitů informací. Úloha se stává transpočítačovou, pokud k n > 10 93 . To se děje pro následující hodnoty k an [ 1] :

k 2 3 čtyři 5 6 7 osm 9 deset
n 308 194 154 133 119 110 102 97 93

Důsledky

Existence skutečných transcomputingových problémů má za následek omezení počítačů jako prostředků zpracování dat. Pouhým zvýšením výpočetního výkonu nebude možné vyřešit problémy, které vyžadují zpracování velkého množství možných situací [2] .

Ve sci-fi

V knize Stopařův průvodce po galaxii od Douglase Adamse byl vyřešen transcomputační problém, který odpovídá na „Hlavní otázku života, vesmíru a vůbec“ (odpověď je známá jako 42 ).

Viz také

Poznámky

  1. 1 2 3 4 5 6 Klir, George J. Fasety systémové vědy  (neurčité) . — Springer, 1991. - S. 121-128. — ISBN 9780306439599 .
  2. 1 2 Bremermann, HJ (1962) Optimization through evolution and recombination In: Self-Organizing systems 1962, edited by MC Yovitts et al., Spartan Books, Washington, DC pp. 93-106.
  3. Heinz Muhlenbein Algoritmy, data a hypotézy: Učení v otevřených světech . Německé národní výzkumné centrum pro informatiku. Získáno 3. května 2011. Archivováno z originálu 8. září 2012.
  4. Miles, limit Williama Bremermanna . Získáno 1. května 2011. Archivováno z originálu 8. září 2012.