การคำนวณตามธรรมชาติคืออะไร?

การคำนวณตามธรรมชาติหมายถึงเทคนิคการคำนวณทุกประเภทที่ใช้วัสดุหรือแรงบันดาลใจจากธรรมชาติตัวอย่างของการคำนวณตามธรรมชาติรวมถึงการพัฒนาเครือข่ายประสาทเทียมที่ปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงและการออกแบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่อาจมีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์ปัจจุบันการคำนวณตามธรรมชาติยังสามารถอ้างถึงการสร้างสารเทียมที่เลียนแบบในธรรมชาติ

มีฟิลด์การคำนวณจำนวนมากที่ใช้ความคิดจากธรรมชาติเพื่อสร้างวิธีแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นคอมพิวเตอร์บางเครื่องยังได้รับการพัฒนาในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 เพื่อใช้วัสดุธรรมชาติเช่นโมเลกุลบางอย่างเพื่อทำการคำนวณได้เร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเทคนิคเหล่านี้เป็นวิธีการคำนวณตามธรรมชาติทุกรูปแบบเพราะมันจะไม่มีอยู่จริงโดยปราศจากความรู้อย่างละเอียดเกี่ยวกับวิธีการทำงานของระบบธรรมชาติ

การคำนวณตามธรรมชาติยังสามารถอ้างถึงการพยายามสร้างสิ่งมีชีวิตประดิษฐ์ที่ทำตัวเหมือนระบบที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติสิ่งเหล่านี้รวมถึงการพยายามสร้างระบบที่สามารถดำเนินการกระบวนการต่าง ๆ เช่นการควบคุมยีนซึ่งมีความสำคัญในสิ่งมีชีวิตอีกตัวอย่างหนึ่งคือการประกอบตนเองซึ่งหมายถึงระบบที่สามารถจัดระเบียบตัวเองจากสถานะเริ่มต้นที่ไม่เป็นระเบียบ

เครือข่ายประสาทมักใช้โดยโปรแกรมเมอร์คอมพิวเตอร์ที่ต้องการโปรแกรมโดยอัตโนมัติเพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับโครงสร้างที่พบในเครือข่ายประสาทที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเช่นที่พบในเซลล์ประสาทในสมองด้วยการใช้ระบบรุ่นง่าย ๆ ที่พบในเครือข่ายประสาทธรรมชาติโปรแกรมเมอร์คอมพิวเตอร์สามารถทำให้โปรแกรมของพวกเขาปรับตัวได้มากขึ้นกับข้อมูลใหม่ในปี 2011 เครือข่ายประสาทเทียมไม่ได้เข้าใกล้ความซับซ้อนของเครือข่ายประสาทที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ แต่พวกเขายังคงมีประโยชน์

อีกตัวอย่างหนึ่งของการคำนวณตามธรรมชาติคือการวิจัยวิธีการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมแนวคิดก็คือแทนที่จะเป็นคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ซึ่งทำการคำนวณตามสถานะไบนารีของ 0 หรือ 1 คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถใช้สถานะได้อีกมากมายในทางทฤษฎีสิ่งนี้อาจนำไปสู่คอมพิวเตอร์ที่เร็วกว่ามากในขณะที่คิดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมยังคงอยู่ไกลในปี 2554 ดูเหมือนว่าจะไม่มีเหตุผลทางวิทยาศาสตร์ว่าทำไมมันไม่สามารถทำได้เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าพอสมควร

มีตัวอย่างอื่น ๆ อีกมากมายการคำนวณตามธรรมชาติเหล่านี้รวมถึงการออกแบบชีวิตประดิษฐ์หุ่นยนต์และการคำนวณวิวัฒนาการSwarm Intelligence ซึ่งเป็นระบบประเภทหนึ่งที่เลียนแบบสัตว์กลุ่มใหญ่เช่นมดอาจมีความสำคัญในอนาคตมีแอปพลิเคชั่นที่มีศักยภาพจำนวนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพยายามคาดการณ์เหตุการณ์ในอนาคต