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¿Por qué no hay ordenadores ternarios?

¿Por qué no hay ordenadores ternarios?

  • 12 de febrero de 2021

Cualquier persona familiarizada con la informática sabe lo que significa el sistema binario. Cero y unos son los bloques de construcción del lenguaje binario que entienden los ordenadores actuales. Pero no todos los ordenadores son digitales, y nada dice que tengan que ser binarios. ¿Y si usamos un sistema base-3 en lugar de base-2? ¿Podría funcionar un ordenador con estas características?

Como señaló el ensayista de ciencias de la computación Brian Hayes, "la gente cuenta por decenas y las máquinas cuentan por dos". Algunas almas valientes se han atrevido a considerar una alternativa ternaria. Louis Howell propuso el lenguaje de programación TriINTERCAL utilizando el sistema de numeración base-3 en 1991. Pero lo más llamativo es que los rusos construyeron unas pocas docenas de máquinas base-3 hace más de 50 años. Pero por alguna razón, el sistema de numeración ternario no quedó para la posteridad.

Una mirada a las matemáticas

Probablemente ya has cogido (si aún no lo sabías) que la palabra "ternario" tiene que ver con el número tres. Generalmente, algo que es ternario se compone de tres partes o divisiones. Una forma ternaria en la música es una forma de canción formada por tres secciones. En matemáticas, ternario significa usar tres como base. Algunas personas prefieren la palabra trinario, tal vez porque rima con binario.

Jeff Connelly cubre algunos términos más en su artículo de 2008 "Ternary Computing Testbed 3-Trit Computer Architecture". Un "trit" es el equivalente ternario de un poco. Si un bit es un dígito binario que puede tener dos valores, un trit es un dígito ternario que puede tener cualquiera de los tres valores. Un trit es un dígito base-3. Un "tryte" sería de 6 t. Connelly (y tal vez nadie más) define un "tribble" como medio trit (o un dígito base-27) y él llama un dígito base-9 un "nit".

La computación ternaria se ocupa de tres estados discretos, pero los propios dígitos ternarios se pueden definir de diferentes maneras, según Connelly:

  • Ternario no balanceado – {0,1,2}
  • Ternario no balanceado fraccional – {0,1/2,1}
  • Ternario balanceado – {−1,0,1}
  • Lógica de estado desconocido – {F,?,T}
  • Ternario de código binario – {T,F,T}

Ordenadores ternarios en la Historia

No hay mucho que descubrir, como dijo Connelly, "la tecnología trinaria es un territorio relativamente inexplorado en el campo de la arquitectura informática". Si bien puede haber un tesoro oculto de la investigación universitaria sobre el tema, no muchos ordenadores base-3 han llegado a la realidad. En la Superconferencia Hackaday 2016, Jessica Tank dio una charla sobre un ordenador ternario en la que ha estado trabajando durante los últimos años.

Pero encontraremos un poco más si miramos a Rusia a mediados del siglo XX. El ordenador se llamaba SETUN, y el ingeniero era Nikolay Petrovich Brusentsov (1925-2014). Trabajando con el notable matemático soviético Sergei Lvovich Sobolev, Brusentsov creó un equipo de investigación en la Universidad Estatal de Moscú y diseñó una arquitectura informática ternaria que resultaría en la construcción de 50 máquinas. SETUN utilizaba lógica ternaria balanceada [-1, 0, 1].

Uno de los argumentos del científico Hayes para destacar las virtudes de la base-3 es que es el sistema de numeración más cercano a base-e, "la base de los logaritmos naturales, con un valor numérico de aproximadamente 2,718." Con destreza matemática, el ensayista Hayes explica cómo base-e (si fuera práctico) sería el sistema de numeración más económico. Es omnipresente en la naturaleza.

La mayor eficiencia del terciario en comparación con el binario se puede ilustrar mediante el uso del ordenador SETUN. Hayes escribe: "Setun operó en números compuestos por 18 dígitos ternarios, o trits, dando a la máquina un rango numérico de 387,420,489. Un equipo binario necesitaría 29 bits para alcanzar esta capacidad ...."

Entonces, ¿por qué no se utiliza el sistema ternario?

Ahora volvemos a la pregunta original del artículo. Si la computación ternaria es mucho más eficiente, ¿por qué no la usamos en los ordenadores actuales? Una respuesta es que las cosas simplemente no suceden de la manera más logica. Hemos llegado tan lejos en computación digital binaria que sería bastante difícil dar marcha atrás. Los ordenadores de hoy en día operan en un sistema lógico que es diferente de lo que cualquier sistema ternario utilizaría.

Y SETUN no se dio cuenta de la mayor eficiencia del terciario, según Hayes. Dice que debido a que cada trilla se almacenaba en un par de núcleos magnéticos "la ventaja ternaria se despilfarró". Parece que la implementación es tan importante como la teoría.

Una cita extendida de Hayes parece apropiada:

¿Por qué la base 3 no llegó para quedarse? Una suposición fácil es que los dispositivos confiables de tres estados simplemente no existían o eran demasiado difíciles de desarrollar. Y una vez establecida la tecnología binaria, la tremenda inversión en métodos para fabricar chips binarios habría desbordado cualquier pequeña ventaja teórica de otras bases.

El sistema de numeración del futuro

Pero aún queda más, ¿has oído hablar de qubits? Esa es la unidad de medida propuesta para la computación cuántica. Las matemáticas se vuelven un poco más complicadas y borrosas. Un bit cuántico, o qubit, es la unidad más pequeña de información cuántica. Un qubit puede existir en varios estados a la vez, pero no tiene nada que ver con un ternario.

La física cuántica no es intuitivamente obvia. El físico austriaco Erwin Schrodinger ofreció un experimento de pensamiento, famoso como el gato de Schrodinger. Se te pide que supongas por un minuto un escenario donde el gato está vivo y muerto simultáneamente.

Aquí es donde algunas personas abandonan el pensamiento. Es ridículo proponer que un gato pueda estar vivo y muerto, pero esa es la esencia de la superposición cuántica. El quid de la mecánica cuántica es que los objetos tienen características tanto de ondas como de partículas. Los científicos informáticos están trabajando para aprovechar estas propiedades.

La superposición de qubits abre un nuevo mundo de posibilidades. Se espera que los ordenadores cuánticos sean exponencialmente más rápidos que los ordenadores binarios o ternarios. El paralelismo de múltiples estados qubit podría hacer que un ordenador cuántico sea millones de veces más rápido que un PC actual.