UIN3058 Alternativní výpočetní média

Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
léto 2015
Rozsah
2/0/0. 4 kr. Ukončení: zk.
Vyučující
Jesús Miró, PhD. (přednášející)
doc. Ing. Petr Sosík, Dr. (přednášející)
Garance
doc. Ing. Petr Sosík, Dr.
Ústav informatiky – Filozoficko-přírodovědecká fakulta v Opavě
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Posluchač se seznámí s nejnovějšími trendy v oblasti výzkumu konstrukce počítačů a automatů založených na neelektrických principech. Jejich společným jmenovatelem je možnost vysoké paralelizace pří nepatrných rozměrech výpočetních komponent, slibujících možnost řešení výpočetně obtížných problemů. Důraz je položen na metody DNA výpočtů a kvantových výpočtů.
Osnova
  • 1. Úvod: abstraktní složitostní třídy, Turingův stroj s rádcem a nápovědou, problém P versus NP, možné strategie řešení dnes výpočetně nezvládnutelných problémů.
    2. Proč potřebujeme nová média? Problémy objemu aktivních prvků a spotřeby energie dnešní technologie na bázi elektřiny, jejich mechanistické pojetí výpočtu.
    3. Kvantové výpočty, bity a qubity, reversibilita výpočtů. Kvantová hradla a sítě, kvantové algoritmy, kvantový paralelismus.
    4. Deutschův problém XOR, Shorův faktorizační algoritmus (jen idea). Problémy s dekoherencí. Složitost kvantových výpočtů.
    5. DNA výpočty, vlastnosti DNA, komplementarita. PCR reakce, denaturace a hybridizace, stříhání a slepování, separace molekul pomocí elektroforézy.
    6. Výpočty pomocí rekombinace a pomocí stříhání/slepování. Dvou- a třírozměrné DNA struktury. Možné aplikace v medicíně a nanotechnologiích.
    7. Další biologicky a chemicky inspirované modely. Abstraktní chemický stroj, membránové výpočty.
    8. Evoluční výpočty, interaktivní konečný automat a interaktivní Turingův stroj. Evoluční posloupnosti kognitivních automatů a jejich výpočetní síla.
Literatura
    doporučená literatura
  • AMOS, M. Theoretical and Experimental DNA Computation. Springer-Verlag, Berlin, 2005. info
  • Păun, G. Membrane Computing. Springer-Verlag, Berlin, 2002. info
  • GRUSKA, J. Quantum Computing. McGraw-Hill, New York, 1999. info
Metody hodnocení
Test
Informace učitele
Účast na nejméně 70% výukových hodin, vypracování závěrečného samostatného projektu a jeho schválení vyučujícím.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je zařazen také v obdobích léto 1994, léto 1995, léto 1996, léto 1997, léto 1998, léto 1999, léto 2000, léto 2001, léto 2002, léto 2003, léto 2004, léto 2005, léto 2006, léto 2007, léto 2008, léto 2009, léto 2010, léto 2011, léto 2012, léto 2013, léto 2014, léto 2016, léto 2017, léto 2018, léto 2019, léto 2020, léto 2021, léto 2022, léto 2023.