1958 год, МГУ: как 50 тернарных компьютеров опередили время на десятилетия
NewsMakerКак тернарная система проиграла в битве за микросхемы.
Вавилоняне использовали разные комбинации всего двух символов, чтобы записывать любое число от одного до пятидесяти девяти. Согласитесь, звучит немного запутанно. На этом фоне наша привычная десятичная система с десятью цифрами от нуля до девяти кажется почти идеальной.
Компьютерам же для работы достаточно всего двух значений — нуля и единицы. Но бинарная система, несмотря на свою повсеместность, не единственный возможный выбор. Раньше инженеры и математики создавали вычислительные машины, основанные на трёхзначной системе счисления, надеясь, что она позволит обрабатывать информацию более эффективно. Сегодня такие компьютеры стали скорее технической экзотикой и предметом увлечения энтузиастов. Почему так произошло?
С точки зрения математики любое число можно выразить в любой системе счисления — будь то основание 10, 60, 3 или 2. Например, в десятичной системе число 17 означает один умножить на десять плюс семь. Если перевести его в троичную систему, получится один умножить на девять плюс два умножить на три плюс два — итого 122. В двоичной же записи 17 превращается в 10001, что соответствует один умножить на шестнадцать плюс один.
На первый взгляд десятичная запись выглядит самой короткой: всего две цифры, чтобы выразить 17. Это может показаться привлекательным и для вычислительных машин. Но технически это крайне неудобно, ведь компьютеру пришлось бы оперировать десятью различимыми состояниями. А с этим начинаются проблемы.
Современные компьютеры кодируют нули и единицы через физические состояния транзисторов или других компонентов. Всё просто: ток идёт — единица, не идёт — ноль. Попробуйте заменить это на десять возможных значений — и вы сразу столкнётесь с хаосом, нестабильностью и инженерными кошмарами. Поэтому от десятичной системы пришлось отказаться, несмотря на её экономичность.
Но можно ли найти более удачную альтернативу, чем бинарная? Математики рассчитали, при каком основании системы счисления достигается лучший компромисс между длиной записи числа и числом возможных символов. Оказалось, что оптимум достигается при числе e — знаменитом иррациональном значении, примерно равном 2.718. Поскольку создать систему с иррациональным основанием невозможно, логичным кандидатом становится ближайшее целое — тройка. Троичная система оказывается теоретически самой эффективной для работы с информацией.
Более того, существует и эстетически выверенный вариант этой системы — сбалансированная тернарная логика, в которой используются значения минус один, ноль и один. Её симметрия настолько красива, что сам Дональд Кнут, автор «Искусства программирования», назвал её самой изящной числовой системой.
В 1840 году английский изобретатель Томас Фаулер построил механическую машину, способную производить вычисления с помощью такой логики. Она не просто отличалась от двоичных машин — она позволяла в один шаг определить, какое из двух чисел больше, меньше или равно другому. В двоичной логике для этого требуется два шага.
В XX веке попытку реализовать эту концепцию на практике предприняли в СССР. В 1958 году в Московском университете появился первый в мире электронный тернарный компьютер под названием « Сетунь ». Он работал не на транзисторах, а на магнитных сердечниках и диодах. Таких машин было выпущено около пятидесяти.
Но массовым тернарные компьютеры так и не стали. Виной тому — сложность реализации, аппаратные ограничения и несовместимость с остальным миром, уже выбравшим бинарную архитектуру. Даже «Сетунь» при прочих равных кодировала меньше информации, чем могла бы при двоичном подходе.
Сегодня все вычислительные устройства работают с транзисторами, имеющими всего два состояния. На их основе строятся логические схемы, которые и определяют всю цифровую цивилизацию. Тернарные компьютеры ушли в мир технической романтики и хобби. Возможно, они никогда бы не стали лучше бинарных. Но мысль о том, что цифровой мир мог быть устроен по-другому, всё ещё заставляет замирать сердце любого, кто любит математику, компьютеры и чуть-чуть альтернативной истории.
Вавилоняне использовали разные комбинации всего двух символов, чтобы записывать любое число от одного до пятидесяти девяти. Согласитесь, звучит немного запутанно. На этом фоне наша привычная десятичная система с десятью цифрами от нуля до девяти кажется почти идеальной.
Компьютерам же для работы достаточно всего двух значений — нуля и единицы. Но бинарная система, несмотря на свою повсеместность, не единственный возможный выбор. Раньше инженеры и математики создавали вычислительные машины, основанные на трёхзначной системе счисления, надеясь, что она позволит обрабатывать информацию более эффективно. Сегодня такие компьютеры стали скорее технической экзотикой и предметом увлечения энтузиастов. Почему так произошло?
С точки зрения математики любое число можно выразить в любой системе счисления — будь то основание 10, 60, 3 или 2. Например, в десятичной системе число 17 означает один умножить на десять плюс семь. Если перевести его в троичную систему, получится один умножить на девять плюс два умножить на три плюс два — итого 122. В двоичной же записи 17 превращается в 10001, что соответствует один умножить на шестнадцать плюс один.
На первый взгляд десятичная запись выглядит самой короткой: всего две цифры, чтобы выразить 17. Это может показаться привлекательным и для вычислительных машин. Но технически это крайне неудобно, ведь компьютеру пришлось бы оперировать десятью различимыми состояниями. А с этим начинаются проблемы.
Современные компьютеры кодируют нули и единицы через физические состояния транзисторов или других компонентов. Всё просто: ток идёт — единица, не идёт — ноль. Попробуйте заменить это на десять возможных значений — и вы сразу столкнётесь с хаосом, нестабильностью и инженерными кошмарами. Поэтому от десятичной системы пришлось отказаться, несмотря на её экономичность.
Но можно ли найти более удачную альтернативу, чем бинарная? Математики рассчитали, при каком основании системы счисления достигается лучший компромисс между длиной записи числа и числом возможных символов. Оказалось, что оптимум достигается при числе e — знаменитом иррациональном значении, примерно равном 2.718. Поскольку создать систему с иррациональным основанием невозможно, логичным кандидатом становится ближайшее целое — тройка. Троичная система оказывается теоретически самой эффективной для работы с информацией.
Более того, существует и эстетически выверенный вариант этой системы — сбалансированная тернарная логика, в которой используются значения минус один, ноль и один. Её симметрия настолько красива, что сам Дональд Кнут, автор «Искусства программирования», назвал её самой изящной числовой системой.
В 1840 году английский изобретатель Томас Фаулер построил механическую машину, способную производить вычисления с помощью такой логики. Она не просто отличалась от двоичных машин — она позволяла в один шаг определить, какое из двух чисел больше, меньше или равно другому. В двоичной логике для этого требуется два шага.
В XX веке попытку реализовать эту концепцию на практике предприняли в СССР. В 1958 году в Московском университете появился первый в мире электронный тернарный компьютер под названием « Сетунь ». Он работал не на транзисторах, а на магнитных сердечниках и диодах. Таких машин было выпущено около пятидесяти.
Но массовым тернарные компьютеры так и не стали. Виной тому — сложность реализации, аппаратные ограничения и несовместимость с остальным миром, уже выбравшим бинарную архитектуру. Даже «Сетунь» при прочих равных кодировала меньше информации, чем могла бы при двоичном подходе.
Сегодня все вычислительные устройства работают с транзисторами, имеющими всего два состояния. На их основе строятся логические схемы, которые и определяют всю цифровую цивилизацию. Тернарные компьютеры ушли в мир технической романтики и хобби. Возможно, они никогда бы не стали лучше бинарных. Но мысль о том, что цифровой мир мог быть устроен по-другому, всё ещё заставляет замирать сердце любого, кто любит математику, компьютеры и чуть-чуть альтернативной истории.