Contenu
- Un regard sur les maths
- Pas de bugs, pas de stress - Votre guide étape par étape pour créer un logiciel qui change la vie sans vous détruire
- Les ordinateurs ternaires dans l'histoire
- Le cas de Ternary
- Alors pourquoi pas ternaire?
- Le système de numérotation du futur
- Conclusion
Source: Linleo / Dreamstime.com
À emporter:
L'informatique ternaire repose sur des «trits» à trois états plutôt que sur des bits à deux états. Malgré les avantages de ce système, il est rarement utilisé.
Fry: "Bender, qu'est-ce que c'est?"
Bender: «Ahhh, quel rêve affreux! Des zéros et des zéros partout ... et je pensais en avoir vu deux! "
Fry: «Ce n'était qu'un rêve, Bender. Il n'y a rien de tel que deux.
Toute personne familiarisée avec l'informatique numérique connaît les zéros et les uns - y compris les personnages du dessin animé «Futurama». Les zéros et les uns sont les blocs de construction du langage binaire. Mais tous les ordinateurs ne sont pas numériques et rien ne dit que les ordinateurs numériques doivent être binaires. Et si nous utilisions un système base 3 au lieu de base 2? Un ordinateur pourrait-il concevoir un troisième chiffre?
Comme le notait Brian Hayes, essayiste en informatique, «les gens comptent par dizaines et les machines par deux». Quelques âmes courageuses ont osé envisager une alternative ternaire. Louis Howell a proposé le langage de programmation TriINTERCAL en utilisant le système de numérotation en base 3 en 1991. Les innovateurs russes ont construit quelques dizaines de machines en base 3 il y a plus de 50 ans. Mais pour une raison quelconque, le système de numérotation n’a pas été adopté dans le monde informatique en général.
Un regard sur les maths
Étant donné le peu de place disponible ici, nous aborderons quelques idées mathématiques pour nous donner un peu de contexte. Pour une compréhension plus approfondie du sujet, jetez un coup d’œil à l’excellent article de Hayes, «Third Base», publié dans le numéro de novembre / décembre 2001 d’American Scientist.
Voyons maintenant les termes. Vous avez probablement déjà compris (si vous ne le saviez pas déjà) que le mot «ternaire» a un rapport avec le numéro trois. Généralement, quelque chose qui est ternaire est composé de trois parties ou divisions. Une forme ternaire en musique est une forme de chanson composée de trois sections. En mathématiques, ternaire signifie utiliser trois comme base. Certaines personnes préfèrent le mot trinaire, peut-être parce qu'il rime avec binaire.
Jeff Connelly couvre quelques termes supplémentaires dans son article de 2008 «Architecture de l'ordinateur à trois ordinateurs de test ternaire». Un «trit» est l'équivalent ternaire d'un bit. Si un bit est un chiffre binaire pouvant avoir l'une des deux valeurs, alors un trit est un chiffre ternaire pouvant avoir l'une des trois valeurs. Un trit est un chiffre base-3. Un "tryte" serait de 6 trits. Connelly (et peut-être que personne d'autre) définit une «tribute» comme un demi-caractère (ou un chiffre en base 27) et appelle un chiffre en base 9 un «nit». (Pour plus d'informations sur la mesure des données, voir Comprendre les bits, octets. et leurs multiples.)
Pas de bugs, pas de stress - Votre guide étape par étape pour créer un logiciel qui change la vie sans vous détruire
Vous ne pouvez pas améliorer vos compétences en programmation lorsque personne ne se soucie de la qualité des logiciels.
Tout cela peut devenir un peu accablant pour les profanes en mathématiques (comme moi), alors nous allons simplement regarder un autre concept pour nous aider à comprendre les chiffres. L'informatique ternaire traite de trois états distincts, mais les chiffres ternaires eux-mêmes peuvent être définis de différentes manières, selon Connelly:
- Trinary Unbalanced - {0, 1, 2}
- Trinaire non équilibré fractionnaire - {0, 1/2, 1}
- Trinary équilibré - {-1, 0, 1}
- Logique de l'état inconnu - {F,?, T}
- Binaire Codé Trinaire - {T, F, T}
Les ordinateurs ternaires dans l'histoire
Comme le dit Connelly, il n’ya pas grand chose à couvrir ici: «La technologie trinaire est un territoire relativement inexploré dans le domaine de l’architecture informatique. en production. Lors de la Superconférence Hackaday 2016, Jessica Tank a donné une conférence sur l'ordinateur ternaire sur lequel elle travaille depuis quelques années. Reste à savoir si ses efforts vont sortir de l'obscurité.
Mais nous en trouverons un peu plus si nous revenons sur la Russie au milieu des vingt ans.th siècle. L'ordinateur s'appelait SETUN et l'ingénieur était Nikolay Petrovich Brusentsov (1925-2014). Travaillant avec le célèbre mathématicien soviétique Sergei Lvovich Sobolev, Brusentsov a créé une équipe de recherche à l'Université d'État de Moscou et a conçu une architecture informatique ternaire permettant la construction de 50 machines. Comme le dit le chercheur Earl T. Campbell sur son site Web, SETUN "a toujours été un projet universitaire, non entièrement approuvé par le gouvernement soviétique et considéré de manière suspicieuse par la direction de l'usine."
Le cas de Ternary
SETUN a utilisé la logique ternaire équilibrée, {-1, 0, 1} comme indiqué ci-dessus. C’est l’approche commune de ternary, que l’on retrouve également dans les travaux de Jeff Connelly et Jessica Tank. «Le système de numérotation ternaire équilibré est peut-être le plus joli système de numérotation», écrit Donald Knuth dans un extrait de son livre «The Art of Computer Programming».
Brian Hayes est également un grand fan de ternaire. «Ici, je veux offrir trois félicitations à la base 3, le système ternaire. Parmi les systèmes de numérotation, ils représentent le choix de Goldilocks: lorsque la base 2 est trop petite et la base 10 trop grande, la base 3 est parfaite. ”
L'un des arguments de Hayes concernant les vertus de la base 3 est qu'il s'agit du système de numérotation le plus proche de la base-e, «la base des logarithmes naturels, avec une valeur numérique d'environ 2,718». Avec des prouesses mathématiques, explique l'essayiste comment la base-e (si c'était pratique) serait le système de numérotation le plus économique. C'est omniprésent dans la nature. Et je me souviens très bien des paroles de M. Robertson, mon professeur de chimie au lycée: «Dieu compte par e.»
L'utilisation de l'ordinateur SETUN permet d'illustrer l'efficacité accrue de ternary par rapport au binaire. Hayes écrit: «Setun a opéré sur des nombres composés de 18 chiffres ternaires, ou chiffres, donnant à la machine une plage numérique de 387 420 489. Un ordinateur binaire aurait besoin de 29 bits pour atteindre cette capacité… »
Alors pourquoi pas ternaire?
Revenons maintenant à la question initiale de l'article. Si l’informatique ternaire est tellement plus efficace, pourquoi ne l’utilisons-nous pas tous? Une réponse est que les choses ne se sont pas passées comme ça. Nous sommes arrivés si loin dans l'informatique numérique binaire qu'il serait assez difficile de revenir en arrière.Tout comme le robot Bender ne sait pas comment compter au-delà de zéro et d’un point, les ordinateurs actuels fonctionnent sur un système logique différent de celui que tout ordinateur ternaire potentiel utiliserait. Bien sûr, on pourrait d’une certaine façon faire comprendre à Bender la compréhension ternaire - mais cela ressemblerait probablement davantage à une simulation qu’à une refonte.
Et SETUN elle-même n'a pas réalisé la plus grande efficacité de ternaire, selon Hayes. Il dit que, chaque trit étant stocké dans une paire de noyaux magnétiques, «l'avantage ternaire a été gaspillé». Il semble que la mise en œuvre soit aussi importante que la théorie.
Une citation détaillée de Hayes semble appropriée ici:
Pourquoi la base 3 a-t-elle échoué? Une hypothèse simple est que les dispositifs fiables à trois états n'existaient tout simplement pas ou étaient trop difficiles à développer. Et une fois que la technologie binaire a été établie, l’énorme investissement dans les méthodes de fabrication de puces binaires aurait écrasé le moindre avantage théorique des autres bases.
Le système de numérotation du futur
Nous avons parlé de bric-à-brac, mais avez-vous entendu parler de qubits? C’est l’unité de mesure proposée pour l’informatique quantique. Le calcul devient un peu flou ici. Un bit quantique, ou qubit, est la plus petite unité d'informations quantiques. Un qubit peut exister dans plusieurs états à la fois. Donc, même s’il peut représenter plus que deux états binaires, ce n’est pas tout à fait pareil que ternaire. (Pour en savoir plus sur l'informatique quantique, voir Pourquoi l'informatique quantique peut-elle être le prochain tournant de la Big Data Highway?)
Et vous pensiez que binaire et ternaire étaient difficiles! La physique quantique n'est pas intuitivement évidente. Le physicien autrichien Erwin Schrödinger a proposé une expérience de pensée, connue sous le nom de chat de Schrödinger. On vous demande de supposer un instant un scénario dans lequel le chat est à la fois vivant et mort.
C'est là que certaines personnes descendent du bus. C’est ridicule de proposer qu’un chat puisse être à la fois mort et vivant, mais c’est l’essence même de la superposition quantique. Le noeud de la mécanique quantique est que les objets ont des caractéristiques à la fois d'ondes et de particules. Les informaticiens travaillent pour tirer parti de ces propriétés.
La superposition de qubits ouvre un nouveau monde de possibilités. Les ordinateurs quantiques devraient être exponentiellement plus rapides que les ordinateurs binaires ou ternaires. Le parallélisme de plusieurs états qubit pourrait rendre un ordinateur quantique des millions de fois plus rapide que le PC actuel.
Conclusion
Jusqu'au jour où la révolution de l'informatique quantique changera tout, le statu quo de l'informatique binaire restera. Lorsqu'on a demandé à Jessica Tank quels cas d'utilisation pourraient se produire pour l'informatique ternaire, l'audience a gémi en entendant parler de «l'Internet des objets». Et c'est peut-être le noeud de la question. À moins que la communauté informatique ne s'entende sur une très bonne raison de bouleverser le panier de pommes et demande à leurs ordinateurs de compter par trois au lieu de deux, des robots comme Bender continueront de penser et de rêver en binaire. Pendant ce temps, l'âge de l'informatique quantique est juste au-delà de l'horizon.