Autómatas celulares de Nobili

Los autómatas celulares de Nobili (NCA) son una variante de los autómatas celulares de von Neumann (vNCA), en los que estados adicionales proporcionan memoria y permiten el cruce de señales sin interferencias. Los autómatas celulares de Nobili son un invento de Renato Nobili, profesor de física en la Universidad de Padua , Italia. Von Neumann excluyó específicamente el uso de estados dedicados al cruce de señales.

El estado confluente se altera, de modo que actúa como un órgano de cruce de señales si inciden exactamente dos trayectorias de señal (que entran y salen del estado confluente), o actúa como un órgano de memoria si solo existen entradas.

La ventaja de estas modificaciones en el conjunto de estados de los autómatas celulares de von Neumann es que el cruce de señales se facilita enormemente, las configuraciones son ligeramente más pequeñas que la configuración correspondiente de los autómatas celulares de von Neumann y se incrementa el rendimiento computacional.

En el autómata celular original de von Neumann, el cruce de señales es mucho más difícil. Los órganos de cruce de señales más utilizados son el canal codificado (ideado por el propio von Neumann), el órgano de cruce en tiempo real de Gorman y el órgano de cruce de Mukhopadhyay . El canal codificado solo puede cruzar pulsos individuales; los demás son capaces de cruzar paquetes completos sin interferencias, de forma análoga al órgano de cruce del autómata celular de Nobili. El órgano de cruce de Mukhopadhyay consta de tres puertas XOR , en la disposición mostrada.

En el autómata celular de Nobili, un órgano de cruce de señales consta de una sola célula confluente, con dos vías de entrada perpendiculares y dos vías de salida perpendiculares. Debido a su tamaño considerablemente reducido (en comparación con cualquiera de los órganos de cruce de vNCA), las máquinas autorreplicantes son mucho más compactas en NCA. Por ejemplo, el replicador más pequeño hasta la fecha, λ _G , consta de tan solo 485 células somáticas.

El almacenamiento de memoria en vNCA se puede realizar de varias maneras. Una de ellas (el método electrónico) consiste en crear un bucle de celdas OTS con un pulso de excitación que lo recorre. El método más común (el electromecánico) consiste en utilizar un estado de transmisión especial para construir y eliminar un estado de transmisión ordinario, que actúa como puerta lógica. Pequeñas modificaciones permiten obtener una gran variedad de puertas lógicas, como biestables, divisores de pulsos y puertas de un solo uso.

En el autómata celular de Nobili, esta tarea también se simplifica. Una célula confluente sin salidas «mantiene» un pulso de excitación hasta que se genera una salida. En el diagrama de λ _G anterior, la célula confluente excitada se muestra en naranja. Permanecerá en este estado hasta que se genere una célula OTS adyacente, momento en el que la información fluirá hacia la siguiente célula confluente.

• Buckley, William R. (2008-01-01). "Soluciones de cruce de señales en autómatas celulares autorreplicantes de von Neumann" . ResearchGate . Recuperado el 30 de septiembre de 2019 .