Advances in Physarum Machines: Sensing and Computing with Slime Mould

این کتاب به قالب اسلایم Physarum polycephalum اختصاص داده شده است، که یک سلول منفرد بزرگ است که قادر به سنجش توزیع شده، پردازش اطلاعات همزمان، محاسبات موازی و تحریک غیرمتمرکز است. سهولت کشت و آزمایش با Physarum این قالب لجن را به بستری ایده آل برای پیاده سازی واقعی دستگاه های سنجش و محاسباتی غیر متعارف تبدیل می کند

این کتاب رساله ای از آزمایشگاه تئوری و تجربی است. مطالعات بر روی خواص حسی و محاسباتی قالب لجن، و توسعه نظریه های ریاضی و منطقی رفتار Physarum.

نشان داده شده است که چگونه می توان دروازه ها و مدارهای منطقی، وسایل الکترونیکی (ممریستورها، دیودها، ترانزیستورها، سیم ها، حسگرهای شیمیایی و لمسی) را با قالب لجن ساخت. این کتاب نشان می دهد که چگونه می توان خواص مدارهای محاسباتی Physarum را با نانوذرات و پلیمرهای کاربردی تغییر داد، قالب لجن را با آرایه های قابل برنامه ریزی میدانی وصل کرد و از Physarum به عنوان کنترل کننده سلول های سوختی میکروبی استفاده کرد.

نشان داده شده است که یک مدل چند عاملی منحصر به فرد از لجن به عنوان یک قالب نرم افزاری لجن که قادر به حل مسائل هندسه محاسباتی و بهینه سازی نمودار است، به خوبی عمل می کند. مدل چند عاملی با مدل های اتوماتای ​​سلولی با شتاب های موازی تکمیل می شود. مدل های ریاضی ارائه شده با الهام از Physarum شامل اجرای غیر کوانتومی فاکتورسازی Shor، یادگیری ساختاری، محاسبه کوتاه ترین درخت مسیر بر روی نمودارهای پویا، طراحی شبکه زنجیره تامین، محاسبات p-adic و استدلال قیاسی است.

این کتاب ترکیبی منحصر به فرد از مقالات پر جنب و جوش و مصور است که دانشمندان، مهندسان و هنرمندان را برای بهره برداری از پدیده های طبیعی در طراحی دستگاه های محاسباتی و حسگر آینده و نوظهور الهام می بخشد. این یک «انجیل» از محاسبات تجربی با بسترهای زنده گسترده فضایی است، از زیست‌شناسی قالب لجن گرفته تا حسگر زیستی، تا دستگاه‌های محاسباتی غیرمتعارف و روباتیک، منطق غیرکلاسیک و موسیقی و هنر را شامل می‌شود.

This book is devoted to Slime mould Physarum polycephalum, which is a large single cell capable for distributed sensing, concurrent information processing, parallel computation and decentralized actuation. The ease of culturing and experimenting with Physarum makes this slime mould an ideal substrate for real-world implementations of unconventional sensing and computing devices

The book is a treatise of theoretical and experimental laboratory studies on sensing and computing properties of slime mould, and on the development of mathematical and logical theories of Physarum behavior.

It is shown how to make logical gates and circuits, electronic devices (memristors, diodes, transistors, wires, chemical and tactile sensors) with the slime mould. The book demonstrates how to modify properties of Physarum computing circuits with functional nano-particles and polymers, to interface the slime mould with field-programmable arrays, and to use Physarum as a controller of microbial fuel cells.

A unique multi-agent model of slime is shown to serve well as a software slime mould capable for solving problems of computational geometry and graph optimization. The multiagent model is complemented by cellular automata models with parallel accelerations. Presented mathematical models inspired by Physarum include non-quantum implementation of Shor's factorization, structural learning, computation of shortest path tree on dynamic graphs, supply chain network design, p-adic computing and syllogistic reasoning.

The book is a unique composition of vibrant and lavishly illustrated essays which will inspire scientists, engineers and artists to exploit natural phenomena in designs of future and emergent computing and sensing devices. It is a 'bible' of experimental computing with spatially extended living substrates, it spanstopics from biology of slime mould, to bio-sensing, to unconventional computing devices and robotics, non-classical logics and music and arts.