コンテンツ
- 数学を見て
- バグやストレスなし-あなたの人生を破壊することなく人生を変えるソフトウェアを作成するためのステップバイステップガイド
- 歴史の三元コンピューター
- ターナリーの場合
- それでは、なぜ三元系ではないのですか？
- 未来のナンバリングシステム
- 結論
ソース：Linleo / Dreamstime.com
取り除く：
三値計算は、2状態ビットではなく3状態「トリット」に依存しています。このシステムの利点にもかかわらず、めったに使用されません。
フライ：「ベンダー、それは何ですか？」
ベンダー：「ああ、なんてひどい夢だ。どこでも1と0 ...そして、私は2つを見たと思った！」
フライ：「それはただの夢だった、ベンダー。 2つはありません。」
デジタルコンピューティングに精通している人なら誰でも、「フューチュラマ」漫画のキャラクターを含め、ゼロと1について知っています。ゼロと1は、バイナリ言語の構成要素です。しかし、すべてのコンピューターがデジタルであるわけではなく、デジタルコンピューターがバイナリである必要があると言うものはありません。 base-2の代わりにbase-3システムを使用した場合はどうなりますか？コンピューターは3桁目を想像できますか？
コンピュータサイエンスのエッセイスト、ブライアン・ヘイズが指摘したように、「人は数十で数え、機械は数で数える」。少数の勇敢な魂はあえて三者の選択肢を検討した。 Louis Howellは、1991年にbase-3ナンバリングシステムを使用したプログラミング言語TriINTERCALを提案しました。ロシアのイノベーターは、50年以上前に数ダースのbase-3マシンを構築しました。しかし、何らかの理由で、ナンバリングシステムは、より広いコンピューターの世界で普及しませんでした。
数学を見て
ここではスペースが限られているため、いくつかの数学的なアイデアに触れて、背景を説明します。主題のより深い理解のために、アメリカの科学者の2001年11月/ 12月号のヘイズの素晴らしい記事「サードベース」を見てください。
それでは、用語を見てみましょう。 「3進法」という言葉が3番目の数字に関係していることに気づいたでしょう（まだ知らない場合）。一般に、3成分であるものは3つの部分または部門で構成されます。音楽の三項形式は、3つのセクションで構成される歌形式です。数学では、3項は3をベースとして使用することを意味します。一部の人々は、おそらく三進法という言葉を好むでしょう。
ジェフ・コネリーは、2008年の論文「Ternary Computing Testbed 3-Trit Computer Architecture」で、さらにいくつかの用語を取り上げています。「trit」は、3進数に相当します。ビットが2つの値のいずれかを持つことができる2進数の場合、トリットは3つの値のいずれかを持つことができる3進数です。 1トリットは、3進数で1桁です。 「トライト」は6トリットです。コネリーは（おそらくおそらく誰も）「トリブル」をトリットの半分（または27ベースの1桁）と定義し、彼は9ベースの1桁を「ニット」と呼んでいます（データ測定の詳細については、ビット、バイトについてとその倍数。）
バグやストレスなし-あなたの人生を破壊することなく人生を変えるソフトウェアを作成するためのステップバイステップガイド
誰もソフトウェアの品質を気にしない場合、プログラミングスキルを向上させることはできません。
数学の素人（私のような）にとってはすべてが圧倒的になる可能性があるため、数値を把握するのに役立つ別の概念を見てみましょう。コナリーによると、3進計算は3つの離散状態を処理しますが、3進数字自体はさまざまな方法で定義できます。
- アンバランス三元— {0、1、2}
- フラクショナルアンバランス三値— {0、1/2、1}
- バランス三元— {-1、0、1}
- 不明な状態のロジック— {F、？、T}
- Trinary Coded Binary — {T、F、T}
歴史の三元コンピューター
コネリーが述べているように、「主要な技術はコンピューターアーキテクチャ分野では比較的未開拓の領域です」という理由で、ここでカバーすることはあまりありません。生産に。 2016年のHackadayスーパーカンファレンスで、ジェシカタンクは過去数年間取り組んでいる三元コンピューターについて講演しました。彼女の努力があいまいさから上昇するかどうかはまだ分からない。
しかし、20年代半ばにロシアを振り返ると、さらに多くのことがわかります。番目 世紀。コンピューターはSETUNと呼ばれ、エンジニアはNikolay Petrovich Brusentsov（1925–2014）でした。有名なソビエトの数学者セルゲイ・リボヴィッチ・ソボレフと協力して、ブルゼンツォフはモスクワ州立大学で研究チームを作り、50台の機械を構築する三元コンピューターのアーキテクチャーを設計しました。アール・T・キャンベル研究員が彼のウェブサイトで述べているように、SETUNは「常に大学のプロジェクトであり、ソビエト政府によって完全に承認されたわけではなく、工場経営者によって疑わしく見られた」。
ターナリーの場合
SETUNは、上記のように、平衡3進論理{-1、0、1}を使用しました。これは三項への一般的なアプローチであり、ジェフコネリーとジェシカタンクの研究でも見られます。 「おそらく最も美しい数体系は、バランスのとれた三進表記法でしょう」と、ドナルド・クヌースは彼の著書「The Art of Computer Programming」からの抜粋で書いています。
ブライアン・ヘイズも三者の大ファンです。 「ここでは、3進法であるベース3に3つの歓声をあげたいと思います。 …ナンバリングシステムの中で、Goldilocksが選択しています。ベース2が小さすぎ、ベース10が大きすぎる場合、ベース3がちょうどいいです。
基数3の長所に対するヘイズの主張の1つは、基数eに最も近い番号付けシステムであり、「自然対数の基数であり、数値は約2.718である」ということです。 base-e（実用的な場合）が最も経済的な番号付けシステムになる方法。それは本質的に遍在しています。そして、高校の化学教師であるロバートソン氏からのこれらの言葉をはっきりと覚えています。
バイナリと比較した場合の三元の効率が高いことは、SETUNコンピュータを使用することで説明できます。 Hayesは次のように書いています。「Setunは18桁の3桁の数字で構成されており、387,420,489の数値範囲をマシンに与えました。バイナリコンピューターでは、この容量に達するために29ビットが必要になります…。」
それでは、なぜ三元系ではないのですか？
ここで、記事の元の質問に戻ります。ターナリコンピューティングが非常に効率的であれば、なぜ私たち全員がそれらを使用しないのですか？ 1つの答えは、物事がそのように発生しなかったということです。私たちはこれまでバイナリデジタルコンピューティングに取り組んできたので、後戻りするのはかなり難しいでしょう。ロボットベンダーがゼロと1を超えてカウントする方法を知らないように、今日のコンピューターは、潜在的な3進コンピューターが使用するものとは異なる論理システムで動作します。もちろん、ベンダーは何らかの形で3進法を理解させることができますが、おそらく再設計というよりもシミュレーションのようなものです。
また、ヘイズ氏によると、SETUN自体は3成分のより高い効率を認識していませんでした。彼は、各トリットは一対の磁気コアに格納されていたため、「3つの利点が浪費された」と言います。実装は理論と同じくらい重要であるようです。
ここでは、ヘイズからの拡張引用が適切であると思われます。
なぜベース3が追いつかなかったのですか？簡単な推測の1つは、信頼できる3状態デバイスが存在しないか、開発が難しかったということです。そして、バイナリテクノロジーが確立されると、バイナリチップの製造方法への多大な投資が、他のベースの小さな理論上の利点を圧倒していたでしょう。
未来のナンバリングシステム
ビットとトリットについて話しましたが、キュービットについて聞いたことがありますか？それが、量子コンピューティングの提案された測定単位です。ここで数学は少しあいまいになります。量子ビット、または量子ビットは、量子情報の最小単位です。量子ビットは一度に複数の状態で存在できます。したがって、バイナリの2つの状態以上を表すことができますが、3進数とはまったく同じではありません。 （量子コンピューティングの詳細については、「量子コンピューティングがビッグデータハイウェイの次の転換点になる理由」を参照してください。）
そして、あなたは2進法と3進法が難しいと思いました！量子物理学は直感的に明らかではありません。オーストリアの物理学者アーウィン・シュレーディンガーは、シュレディンガーの猫として有名な思考実験を行いました。猫が生きている状態と死んでいる状態が同時に発生するシナリオを1分間想定するように求められます。
これは、一部の人々がバスを降りる場所です。猫が生きていても死んでもよいと提案するのはばかげていますが、それが量子重ね合わせの本質です。量子力学の要点は、オブジェクトには波と粒子の両方の特性があるということです。コンピュータ科学者は、これらの特性を活用するために取り組んでいます。
量子ビットの重ね合わせは、新しい可能性の世界を開きます。量子コンピューターは、バイナリーまたはターナリーコンピューターよりも指数関数的に高速であると予想されます。複数のキュービット状態の並列性により、量子コンピューターは現在のPCの何百万倍も高速になります。
結論
量子コンピューティング革命がすべてを変える日まで、バイナリコンピューティングの現状は変わりません。ジェシカタンクが3進コンピューティングのユースケースを尋ねられたとき、聴衆は「モノのインターネット」への言及を聞いてうめきました。そしてそれが問題の核心かもしれません。コンピューティングコミュニティがアップルカートを混乱させる非常に正当な理由に同意し、コンピューターに2つではなく3つをカウントするように要求しない限り、ベンダーのようなロボットはバイナリで考え、夢を見続けます。一方、量子コンピューティングの時代はもうすぐ先です。