Advances in Unconventional Computing: Volume 2: Prototypes, Models and Algorithms

ویرایش: 1 
نویسندگان: Andrew Adamatzky (eds.)  
سری: Emergence, Complexity and Computation 23 
ISBN (شابک) : 9783319339214, 9783319339207 
ناشر: Springer International Publishing 
سال نشر: 2017 
تعداد صفحات: 810 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 38 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 30,000



محاسبات غیر متعارف جایگاهی برای علوم بین رشته ای است که از علوم کامپیوتر، فیزیک، ریاضیات، شیمی، مهندسی الکترونیک، زیست شناسی، علم مواد و فناوری نانو تشکیل شده است. اهداف این کتاب کشف و بهره‌برداری از اصول و مکانیسم‌های پردازش اطلاعات در و ویژگی‌های عملکردی سیستم‌های فیزیکی، شیمیایی و زنده برای توسعه الگوریتم‌های کارآمد، طراحی معماری‌های بهینه و ساخت نمونه‌های اولیه کاری دستگاه‌های محاسباتی آینده و نوظهور است.

این جلد دوم نمونه‌های آزمایشی آزمایشگاهی و اجرای محاسبات کاربردی را ارائه می‌کند. محاسبات مولکولی اضطراری توسط دروازه‌ها و مدارهای منطقی آنزیمی و نانو دستگاه‌های DNA ارائه می‌شود. محاسبات شیمیایی واکنش - انتشار با مدارهای منطقی در محیط Belousov-Zhabotinsky و محاسبات هندسی در رسوب واکنش های شیمیایی مثال زده می شود. مدارهای منطقی که با سولیتون‌ها و تکانه‌ها در زنجیره‌های پلیمری تحقق می‌یابند، پیشرفت‌هایی را در محاسبات مبتنی بر برخورد نشان می‌دهند. دستگاه‌های فوتوشیمیایی و حافظه‌ای به ما نگاهی اجمالی به موضوعات داغ یک سخت‌افزار جدید می‌دهند. محاسبات عملی با الگوریتم های محاسبات جمعی و ایمنی و بهینه سازی الهام گرفته از طبیعت نشان داده می شود. دستگاه‌های محاسباتی زنده در سلول‌های واقعی و شبیه‌سازی‌شده، موجودات در حال بازسازی، ریشه‌های گیاهان و قالب لجن اجرا می‌شوند.

این کتاب دایره‌المعارفی است، اولین گزارش معتبر کامل، از یافته‌های نظری و تجربی در محاسبات غیر متعارف نوشته شده توسط رهبران جهان در این زمینه. همه فصل ها شامل خود هستند، هیچ پیش زمینه تخصصی برای قدردانی از ایده ها، یافته ها، سازه ها و طرح های ارائه شده مورد نیاز نیست. این رساله در محاسبات غیر متعارف برای خوانندگان از همه اقشار، از دانش‌آموزان دبیرستان گرفته تا اساتید دانشگاه، از ریاضیدانان، دانشمندان کامپیوتر و مهندسین گرفته تا شیمی‌دانان و زیست‌شناسان جذابیت دارد.

The unconventional computing is a niche for interdisciplinary science, cross-bred of computer science, physics, mathematics, chemistry, electronic engineering, biology, material science and nanotechnology. The aims of this book are to uncover and exploit principles and mechanisms of information processing in and functional properties of physical, chemical and living systems to develop efficient algorithms, design optimal architectures and manufacture working prototypes of future and emergent computing devices.

This second volume presents experimental laboratory prototypes and applied computing implementations. Emergent molecular computing is presented by enzymatic logical gates and circuits, and DNA nano-devices. Reaction-diffusion chemical computing is exemplified by logical circuits in Belousov-Zhabotinsky medium and geometrical computation in precipitating chemical reactions. Logical circuits realised with solitons and impulses in polymer chains show advances in collision-based computing. Photo-chemical and memristive devices give us a glimpse on hot topics of a novel hardware. Practical computing is represented by algorithms of collective and immune-computing and nature-inspired optimisation. Living computing devices are implemented in real and simulated cells, regenerating organisms, plant roots and slime mould.

The book is the encyclopedia, the first ever complete authoritative account, of the theoretical and experimental findings in the unconventional computing written by the world leaders in the field. All chapters are self-contains, no specialist background is required to appreciate ideas, findings, constructs and designs presented. This treatise in unconventional computing appeals to readers from all walks of life, from high-school pupils to university professors, from mathematicians, computers scientists and engineers to chemists and biologists.

Front Matter....Pages i-ix
Implementing Molecular Logic Gates, Circuits, and Cascades Using DNAzymes....Pages 1-28
Enzyme-Based Reversible Logic Gates Operated in Flow Cells....Pages 29-59
Modeling and Modifying Response of Biochemical Processes for Biocomputing and Biosensing Signal Processing....Pages 61-83
Sensing Parameters of a Time Dependent Inflow with an Enzymatic Reaction....Pages 85-104
Combinational Logic Circuit Based on BZ Reaction....Pages 105-139
Associative Memory in Reaction-Diffusion Chemistry....Pages 141-166
Calculating Voronoi Diagrams Using Chemical Reactions....Pages 167-198
Light-Sensitive Belousov–Zhabotinsky Computing Through Simulated Evolution....Pages 199-212
On Synthesis and Solutions of Nonlinear Differential Equations—A Bio-Inspired Approach....Pages 213-236
Marangoni Flow Driven Maze Solving....Pages 237-243
Chemotaxis and Chemokinesis of Living and Non-living Objects....Pages 245-260
Computing with Classical Soliton Collisions....Pages 261-295
Soliton-Guided Quantum Information Processing....Pages 297-307
Models of Computing on Actin Filaments....Pages 309-346
Modeling DNA Nanodevices Using Graph Rewrite Systems....Pages 347-395
Computational Matter: Evolving Computational Functions in Nanoscale Materials....Pages 397-428
Unconventional Computing Realized with Hybrid Materials Exhibiting the PhotoElectrochemical Photocurrent Switching (PEPS) Effect....Pages 429-467
Organic Memristor Based Elements for Bio-inspired Computing....Pages 469-496
Memristors in Unconventional Computing: How a Biomimetic Circuit Element Can be Used to Do Bioinspired Computation....Pages 497-542
Nature-Inspired Computation: An Unconventional Approach to Optimization....Pages 543-560
On Hybrid Classical and Unconventional Computing for Guiding Collective Movement....Pages 561-590
Cellular Automata Ants....Pages 591-614
Rough Set Description of Strategy Games on Physarum Machines....Pages 615-636
Computing a Worm: Reverse-Engineering Planarian Regeneration....Pages 637-654
An Integrated In Silico Simulation and Biomatter Compilation Approach to Cellular Computation....Pages 655-676
Plant Roots as Excellent Pathfinders: Root Navigation Based on Plant Specific Sensory Systems and Sensorimotor Circuits....Pages 677-685
Soft Plant Robotic Solutions: Biological Inspiration and Technological Challenges....Pages 687-707
Thirty Seven Things to Do with Live Slime Mould....Pages 709-738
Experiments in Musical Biocomputing: Towards New Kinds of Processors for Audio and Music....Pages 739-761
Immunocomputing and Baltic Indicator of Global Warming....Pages 763-771
Experimental Architecture and Unconventional Computing....Pages 773-804
Back Matter....Pages 805-812