Advances in Physarum Machines - 9783319266619

Ta książka poświęcona jest śluzowatej pleśni Physarum policephalum, która jest dużą pojedynczą komórką zdolną do rozproszonego wykrywania, jednoczesnego przetwarzania informacji, obliczeń równoległych i zdecentralizowanego uruchamiania. Łatwość hodowli i eksperymentowania z Physarum sprawia, że ten śluzowiec jest idealnym podłożem do rzeczywistych implementacji niekonwencjonalnych urządzeń wykrywających i liczących. Książka jest traktatem o teoretycznych i eksperymentalnych badaniach laboratoryjnych dotyczących wyczuwania i obliczania właściwości śluzowca oraz rozwoju matematycznych i logicznych teorii zachowania Physarum. Pokazano, jak za pomocą śluzu wykonać bramki i obwody logiczne, urządzenia elektroniczne (memrystory, diody, tranzystory, przewody, czujniki chemiczne i dotykowe). Książka pokazuje, jak modyfikować właściwości obwodów obliczeniowych Physarum za pomocą funkcjonalnych nanocząstek i polimerów, łączyć śluzowiec z programowalnymi przez użytkownika macierzami oraz wykorzystywać Physarum jako kontroler mikrobiologicznych ogniw paliwowych. Pokazano, że unikalny, wieloagentowy model śluzu dobrze służy jako programowa forma śluzu zdolna do rozwiązywania problemów związanych z geometrią obliczeniową i optymalizacją wykresów. Uzupełnieniem modelu wieloagentowego są modele automatów komórkowych z przyspieszeniami równoległymi. Zaprezentowane modele matematyczne inspirowane Physarum obejmują niekwantową implementację faktoryzacji Shora, uczenie strukturalne, obliczanie drzewa najkrótszych ścieżek na wykresach dynamicznych, projektowanie sieci łańcucha dostaw, obliczenia p-adyczne i wnioskowanie sylogistyczne. Książka stanowi unikalną kompozycję barwnych i bogato ilustrowanych esejów, które zainspirują naukowców, inżynierów i artystów do wykorzystania zjawisk naturalnych w projektach przyszłych i powstających urządzeń obliczeniowych i sensorycznych. Jest to „biblia” eksperymentalnych obliczeń z przestrzennie rozciągniętymi żywymi substratami, obejmująca biologię śluzowca, biodetekcję, niekonwencjonalne urządzenia komputerowe i robotykę, nieklasyczną logikę oraz muzykę i sztukę.