Для некоторых лабиринты являются способом тратить попусту несколько свободных минут или способ потеряться среди преград садов страны. Все же решение лабиринта имеет более серьезное использование, такое как помощь роботам провести или планирование лучших маршрутов для трафика. Теперь такие заявления могли извлечь выгоду из того, что говорят два американских исследователя, лучший решающий лабиринт метод все же — и все это опирается на простую электрическую схему и необычное устройство, названное мемристором.
В прошлом исследователи попробовали различные способы решить лабиринты. Они включают медленную, но простую «случайную мышь» метод, включающий принятие случайного левого или правого решения в каждом соединении и блуждания бесцельно, пока выход не найден, и математические алгоритмы, анализирующие каждый возможный маршрут. В прошлом году группа из Северо-Западного университета в Эванстоне, Иллинойс, показала, что даже простые нефтяные капельки могли провести лабиринты, пока их вели химикаты, помещенные в конец.
Все же все они, которые методы переносят от того, что ученые называют последовательным вычислением: для нахождения оптимального маршрута каждого нужно попробовать в свою очередь. Это могло бы быть прекрасным, если лабиринт прост, но поскольку лабиринты становятся больше и более сложными, время, потраченное для решения их, растет существенно.
Намного более быстрый метод должен был бы попробовать каждый маршрут одновременно — что известно как параллельное вычисление.Юрий Першин из университета Южной Каролины, Колумбии, и Массимилиано Ди Вентры из Калифорнийского университета, Сан-Диего, утверждает, что развил первый параллельный способ автоматически решить лабиринты. Их метод полагается на электронное устройство, названное мемристором, сначала созданным в 2008 группой в HP Labs в Пало-Альто, Калифорния.
Как его кузен резистор, мемристор препятствует потоку электрического тока, но это также имеет внутреннюю память, которая может показать, сколько потока текло через него в прошлом.Pershin и схема Di Ventra должны тиражировать обычный лабиринт вертикальных и горизонтальных путей с сеткой многих — сотен или возможно тысяч — соединенные мемристоры.
Где существуют стены, Pershin и Di Ventra выключают соответствующее соединение так, чтобы сетку мемристора оставили с путями, соответствующими тем на оригинальном лабиринте. Та же сетка могла использоваться снова для различных лабиринтов путем сброса соединений.
Уловка прибывает, когда исследователи применяют напряжение через вход и выход сетки. Это побуждает поток течь, но он может только продвинуться пути, не имеющие никаких тупиков — т.е. он может взять пути, приводящие только к выходу. К тому же, это течет быстрее через самые короткие маршруты, потому что те содержат наименьшее количество мемристоров.
Pershin и Di Ventra могут тогда просто насладиться состояния памяти всех мемристоров, делавших запись текущих уровней через них, для обнаружения, которые являются самыми короткими маршрутами.Исследователи уже успешно моделировали свой метод на компьютере, как они сообщили в статье, представленной к серверу arXiv перед печатью на прошлой неделе. Однако они говорят, что компьютерные алгоритмы все еще технически продолжаются шаг за шагом и что для действительно параллельного решения, нужно было бы сделать сетку мемристора для реального. «Но создание этого процессора мемристора требует процедур производства, действительно занимающих время», Di Ventra признает.Эта проблема взята другими учеными.
Стэнли Уильямс, один из изобретателей мемристора в HP Labs, думает, что несмотря на то, что идея «очень умна», усилие сделать устройство могло бы сделать его менее полезным для практических ситуаций. «Это – столько же работы для строительства схемы, сколько это – лабиринт», говорит он.Но Дэвид Ситс, философ в Рочестерском технологическом институте в Нью-Йорке, изучивший лабиринты, более впечатлен. «Мне кажется, что [Pershin и Di Ventra] имеют очень вероятный случай», говорит он. «Единственная большая проблема, о которой я могу думать, состоит в том, что кажется, что их схема должна была бы быть построена для определенного размера лабиринта; для большего лабиринта они должны были бы построить большую схему. Но это должно быть ослепительно быстро, по сравнению с методами программного обеспечения».
Как только схема строится, так или иначе.