حواسيب المستقبل - الحواسيب الثلاثية - ternary computing

نشر issam 2020-08-29 في بحوث ومقالات تقنية

حواسيب المستقبل - الحواسيب الثلاثية - ternary computing

سنتعرف في هذا المقال على نظام العد الثلاثي، والحوسبة الثلاثية و سنناقش إمكانية بناء حواسيب تعمل بنظام العد الثلاثي في المستقبل.

تعريف العدّ الثلاثي:

النظام العددي الثلاثي هو نظام عدّ مبني على ثلاث أرقام وأقرب مثال له هو نظام العد الثنائي

حيث يعتمد نظام العد الثنائي على رقمين هما: 1,0

بينما يعتمد نظام العد الثلاثي على ثلاثة أرقام هم: 0,1,2 

وتكون الأرقام في نظام العد الثنائي مبنية على مضاعفات الرقم 2 

2^0 = 1

2^1 = 2

2 ^3 = 4

2^4= 8

بينما تكون الأرقام في نظام العد الثلاثي مبنية على مضاعفات الرقم 3

3^0= 1

3^1= 3

3^2= 9

3^3 = 27

 

لماذا نحتاج الحواسيب الثلاثية

إن حواسيب اليوم تعمل بنظام العد الثنائي وهي تقوم بمضاعفة عدد وحدات المعالجة (الترانزستور) كل سنتين أو كل إصدار حسب قانون مور وهو المدير التنفيذي لشركة intel للمعالجات حيث أن العالم بأكمله يذكر كيف تطورت التكنولوجيا وفقاً لقانون مور بناء على مضاعفات العدد 2 الى 4 - 8 - 16 - 32 - 64 - 128 - 256 - 512. ويهدف قانون مور إلى زيادة عدد الترانزستورات في المعالجات أو عدد الوحدات التخزينية وذلك لتتلائم مع زيادة الحاجة إلى قدرات اكبر سواء في المعالجة أو التخزين حيث أن تطور التكنولوجيا سريع وبدون هذا القانون الذي يضمن امكانية التوسع (scalibity) فإن التطور التقني سيقف عند حد معيّن، ولكن هذا القانون سيصل يوماً ما إلى نهايته، حيث أصبحت الترانزستورات تصنّع بطريقة الـ nano technology وحجمها صغير جداً وعددها كبير جداً، وفي النهاية لن يصبح قانون مور فعالاً في المستقبل إذ سيصل إلى نهايته.

وقد يعتقد البعض أن الحواسيب الكمومية هي الحل لهذه المشكلة في المستقبل، ولكن الحواسيب الكمومية ليست أسرع من الحواسيب الثنائية، بل هي أقدر على معالجة الذكاء الصنعي (الاحتمالات) بكفاءة أكبر وهو أمر مختلف تماماً عن زيادة سرعة الأداء وقدرة التخزين

 

ما هي الحوسبة الثلاثية

ببساطة هي نظام حاسوبي يقوم باستخدام نظام العد الثلاثي بدلاً من الثنائي، ويستخدم قيمة إضافية في الترانزستورات الخاصة حيث تقتصر المعالجة الثنائية على قيمتين 1 (on), 0 (off)

وطريقة العمل في الترانزستورات الثنائية هي إذا كانت قيمة الشحنة صغيرة فإنه يقرؤها 0، وإذا كانت كبيرة فإنه يقرؤها 1

 

الفرق بين ترانزستور العد الثنائي وترانزستور العد الثلاثي

أما في الحوسبة الثلاثية فكما نلاحظ في الصورة التوضيحية فيوجد قيمة ثالثة هي قيمة الشحنة المتوسطة وبناء عليه يصبح لدى الحاسوب 3 قيم مختلفة مما يزيد من الاحتمالات التي يمكن معالجتها في وقت واحد.

ويجدر التنويه إلى نوعين من الحوسبة الثلاثية 

حوسبة ثلاثية متوازنة (balanced ternary): وهي التي تستخدم القيم 1, 0, -1 للإشارة إلى قوة الشحنة الكهربائية برمجياّ وهي أقوى بكثير في حساب الأرقام العشرية والأرقام السالبة من الحوسبة الثنائية. 

حوسبة ثلاثية غير متوازنة (Unbalanced ternary): وهي التي تستخدم القيم 0,1,2 للإشارة إلى قوة الشحنة كما في الصورة.

وقد تكون قد تسائلت الآن، ماذا لو وضعنا 4 قيم، أو خمسة قيم، أو أكثر، وسؤالك ممتاز، حيث يمكن نظرياً إضافة أعداد أكبر من الاحتمالات ولكن ذلك سيؤثر على عاملين مهمين، هما السبب الرئيسي في عدم استخدام الحوسبة الثلاثية في بداية نشوء عصر التكنولوجيا.

 

عيوب الحوسبة الثلاثية:

 

  1. الدقة:

ونقصد هنا دقة الشحنة الكهربائية المُمرّرة في الترانزستور حيث يمكن أن تتأرجح التيارات الكهربائية لعوامل كثيرة، وعندما يكون لدينا احتمالين فقط لا ثالث لهما (on, off) فإن ذلك أسهل بكثير من وجود ثلاث عوامل أو أكثر

  1. الحدود الدنيا والقصوى:

والمقصود بأن الانتقال من حالة الشحنة العليا إلى حالة الشحنة الدنيا (من 2 إلى 0) قد يمرّ ولو بشكل بسيط وسريع على القيمة 1 (القيمة الوسطى) مما قد يؤدّي لبعض الأخطاء أثناء ذلك المرور السريع

 

تاريخ ومستقبل الحواسيب الثلاثية

أحد أوائل الحواسيب الثلاثية كان من صنع الاتحاد السوفييتي و يسمى حاسوب Setun أو كمبيوتر Setun وقد صنع في عام 1958 في جامعة موسكو ولك أن تتخيل الإمكانات التي يمكننا إنجازها في حال قررنا التقدم في هذا المشروع اليوم

مصدر الصورة مدونة bashny

 

هناك أمل كبير في الوصول لحلول للصعوبات التي واجهت مصنّعي التكنولوجيا في الماضي، حتى أن بعض شركات تصنيع قطع التخزين تستخدم النظام الثلاثي في أجهزتها، حيث يقوم مترجم بتحويل البيانات إلى النظام الثنائي قبل إرسالها إلى الحاسوب وبالعكس.

كما يرى العديد من العلماء وكتّاب الخيال العلمي بأن الحوسبة الثلاثية هي المستقبل مثال ذلك الكاتب Robert A. Heinlein في روايته وقت كافي للحب Time Enough for Love

والكاتب Howard Tayler في رسومه المصوّرة Schlock Mercenary

 

 

المصادر:

1,2,3,4,5,6