Các lựa chọn thay thế cho kiểu / cấu trúc 0 và 1 bit

Tôi đã tìm khắp nơi để tìm câu trả lời này hoặc thậm chí ít nhất là một câu hỏi như thế này (ngay cả phần cứng của tom cũng không có gì 'rõ ràng' liên quan đến vấn đề này).

Câu hỏi của tôi rất đơn giản:

Có hoặc có bất kỳ sự thay thế nào cho cách xử lý dữ liệu hiện tại (sử dụng 0 và 1) trong kiến ​​trúc máy tính không?

Tôi đã gặp câu hỏi này khi tìm kiếm một PC mới để mua và xem xét cách Intel và các bộ xử lý khác chi hàng tỷ đồng để ép nhiều bóng bán dẫn hơn vào chip, v.v. (nhưng điều đó chỉ liên quan một phần đến câu hỏi của tôi).

Một số người có thể nói rằng "0 và 1 là dạng biểu thị dữ liệu thấp nhất", điều này đúng khi các máy tính đó bắt đầu sử dụng một hệ thống như vậy. Nó vẫn còn là trường hợp ngày hôm nay? Chúng ta có thực sự không quay trở lại bảng vẽ để xem xét các lựa chọn thay thế để xử lý có khả năng thu hẹp nhu cầu xử lý mà chúng ta hiện đang đối mặt không?

Tôi biết với một số bạn rằng câu hỏi này có thể có một câu trả lời đơn giản mà bạn nghĩ là đúng, nhưng chỉ cần suy nghĩ về nó và quay trở lại 0 và 1 và thậm chí cả bóng bán dẫn, nó khiến bạn tự hỏi liệu có phải thay thế cho mỗi một phương thức hoặc bước của kiến ​​trúc tồn tại ngoài đó (không chỉ đại diện 0 và 1).

Ý kiến ​​cá nhân của tôi không liên quan đến câu hỏi "Tôi tin rằng vì tính chất phức tạp của PC hiện tại, khả năng thực hiện một công việc phức tạp hơn xử lý 0 | 1 ở mức thấp nhất là điều có thể xảy ra ngày nay, đơn giản là vì loại đó việc xử lý có vẻ như đánh bại mục đích giải quyết phức tạp của PC được thiết kế cho "

Cấu trúc 0/1 thực sự là cách đơn giản nhất để biểu diễn và lưu trữ dữ liệu. Nhưng hãy nhớ rằng trước khi công nghệ kỹ thuật số (để lưu trữ) được giới thiệu, các thiết bị đã sử dụng các giải pháp lưu trữ tương tự . Cũng nên nhớ rằng điện toán lượng tử hiện đang được nghiên cứu & triển khai (nhưng ở giai đoạn rất sớm), và đó là loại biểu diễn và xử lý dữ liệu khác.

Đề cập đến điện toán hàng ngày trong hiện tại, lưu ý rằng kiến ​​trúc 0/1 (hoặc đúng / sai, bật / tắt, v.v.) là bắt buộc vì công nghệ hiện tại chuyển tiếp trên các luồng kỹ thuật số (2 trạng thái). Nếu bạn cố gắng làm cho công cụ phức tạp hơn ở mức cơ bản nhất , cuối cùng nó sẽ khiến hệ thống khó bảo trì hơn và hiểu cách thức hoạt động của nó. Tôi không nói rằng điều đó là không thể - như tôi đã nói "điều lớn tiếp theo" về việc này đang tiếp cận chúng ta, nhưng nó phải được thực hiện rất cẩn thận để không làm hỏng nó. Cố gắng làm cho mọi thứ phức tạp hơn mà không có lý do không phải là một ý tưởng tốt. Nhưng, ví dụ trước đây của tôi, điện toán lượng tử, là một ngoại lệ vì đó là một lĩnh vực khoa học mới để khám phá, và trên hết - hiệu quả hơn, so với công nghệ kỹ thuật số.

Ngoài ra, ý tưởng về máy tính ternary (công nghệ 3 trạng thái thay vì 2 trạng thái) đã được đề xuất, nhưng không được triển khai rộng rãi vì một vài lý do:

Xây dựng các thành phần sử dụng nhiều hơn hai trạng thái / cấp độ / bất cứ điều gì khó hơn nhiều. Ví dụ, các bóng bán dẫn được sử dụng trong logic đều bị đóng và không được tiến hành, hoặc mở rộng. Để chúng mở một nửa sẽ đòi hỏi độ chính xác cao hơn nhiều và sử dụng thêm năng lượng. Tuy nhiên, đôi khi nhiều trạng thái được sử dụng để đóng gói nhiều dữ liệu hơn, nhưng hiếm khi (ví dụ: bộ nhớ flash NAND hiện đại, điều chế trong modem).

Nếu bạn sử dụng nhiều hơn hai trạng thái, bạn cần tương thích với nhị phân, vì phần còn lại của thế giới sử dụng nó. Ba là ra vì chuyển đổi sang nhị phân sẽ đòi hỏi nhân hoặc chia đắt tiền với phần còn lại. Thay vào đó bạn đi trực tiếp đến bốn hoặc một sức mạnh cao hơn của hai.

Đây là những lý do thực tế tại sao nó không được thực hiện, nhưng về mặt toán học, việc xây dựng một máy tính dựa trên logic ternary là hoàn toàn có thể.

Tài liệu tham khảo / Đọc thêm:

Wikipedia

• Qubit
• Tính toán lượng tử
• Tín hiệu tương tự
• Tín hiệu kĩ thuật số

Thiên nhiên

• Tính toán lượng tử hiệu quả bằng cách sử dụng chuyển đổi photon mạch lạc
• Hộp: Điện toán lượng tử

Khác

• Qubit , từ Số lượng - wiki lượng tử.
• Tại sao nhị phân và không tính toán ternary? - từ StackOverflow
• Máy tính lượng tử hoạt động như thế nào? - YouTube
• Cũng xem xét các tài liệu tham khảo trong các bài viết mình.

Một nhà thiết kế biết rằng anh ta đã đạt được sự hoàn hảo không phải khi không còn gì để thêm, mà là khi không còn gì để lấy đi. - Antoine de Saint-Exupéry

0 và 1 chỉ là một cách đơn giản nhất để thể hiện số và máy tính mà chúng ta biết là tất cả về số. Bất kỳ số nào có thể được viết bằng các chữ số 0-9 đều có số tương đương bằng 0 và 1 (xem số nhị phân trong Wikipedia). Theo như bạn đang sử dụng máy tính để tính toán (và đó là những gì chúng tôi đang làm ngay bây giờ), bạn không cần nhiều hơn 2 chữ số. Trên thực tế, việc giới thiệu các chữ số tiếp theo sẽ làm cho các phép tính phức tạp hơn, vì bạn cần một lớp trừu tượng khác trên kiến ​​trúc 0-1 vật lý.

Bạn cũng nên lưu ý rằng 0 và 1 là các trạng thái logic: sai và đúng. Một chữ số khác sẽ không được sử dụng nhiều miễn là chúng ta tuân theo logic (mặc dù một số người nói rằng chúng ta cần trạng thái thứ ba, không tìm thấy tệp ;)) Các máy tính như những thứ chúng ta đang sử dụng hiện tại không cần hơn 0/1.

Nhưng. Khi bạn ngừng suy nghĩ theo các phạm trù logic, đó là một câu chuyện hoàn toàn khác. Máy tính lượng tử đang được nghiên cứu. Trong cơ học lượng tử chỉ có một xác suất rằng một cái gì đó đúng hay sai, trạng thái thực nằm ở đâu đó ở giữa. Có rất ít người trên thế giới có thể nói rằng họ có ít nhất một số ý tưởng chung về cách máy tính lượng tử hoạt động và khoa học đằng sau chúng chưa hoàn toàn được hiểu. Nhưng có rất ít ý tưởng liên quan đến máy tính lượng tử đã được thực hiện, như ý tưởng này .