Tai įmanoma, nes žmogaus audiniai pasižymi savybėmis, naudingomis duomenų apdorojimui, vadinamam „rezervuariniu skaičiavimu“, – rašo tyrimo autorius, Osakos universiteto Mechanikos mokslo ir bioinžinerijos katedros docentas Yo Kobayashis. Savo tyrimą kovo 20 d. jis pristatė žurnale „IEEE Access“.
Naudojant rezervuarinius skaičiavimus, įvestys tiekiamos į sistemą, turinčią daug „mazgų“ arba „dimensijų“ (rezervuarą) – ir tada interpretuojamos, siekiant išskirti svarbius duomenis arba numatyti būsimus rezultatus. Nors daugeliu atvejų rezervuaras yra skaitmeninis, galima naudoti ir kitas fizines sistemas.
Norėdamas pademonstruoti, kaip galima naudoti žmogaus audinius duomenų apdorojimui, mokslininkas paprašė dalyvių sulenkti riešus įvairiais kampais.
Tada jis ultragarsu užfiksavo atsirandančias raumenų deformacijas. Remdamasis šiais duomenimis, jis sukūrė fizinio rezervuaro kompiuterinį modelį, kuris atliekant lyginamuosius bandymus galėtų sėkmingai imituoti netiesines dinamines sistemas.
Netiesiškumas – tai, kad įvestis neveikia rezervuaro mazgų tiesia linija – leidžia įvesties signalus atvaizduoti didelio matmens būsenų erdvėje, o tai palengvina sudėtingus skaičiavimus. Šiuo atveju įvestis yra riešo sąnario kampo signalo modelis.
„Viena iš galimų šios technologijos pritaikymo sričių – dėvimi prietaisai, – teigia Y. Kobayashis. – Ateityje galbūt bus galima naudoti savo audinius kaip patogų skaičiavimo šaltinį. Kadangi minkštųjų audinių yra visame kūne, dėvimas prietaisas galėtų deleguoti skaičiavimus audiniui ir taip padidinti našumą.“
Jis taip pat išsakė mintį, kad šis procesas galėtų būti taikomas medicinos ir gyvybės palaikymo prietaisams, taip pat kitoms žmogaus ir mašinos sąveikos technologijoms, besiremiančiomis žmogaus audiniais kaip papildomais skaičiavimo ištekliais.
Skaičiavimai kibire vandens
Vienas iš įprastų būdų iliustruoti, kaip veikia rezervuariniai skaičiavimai, yra „kibiro su vandeniu“ metodas. Pagal šį scenarijų rezervuarą sudaro kelios vandens talpyklos, išdėstytos šachmatiškai ar kitu būdu, o jas netiesiškai jungia įvairaus dydžio vamzdžiai. Tai reiškia, kad vanduo iš vieno rezervuaro į kitą teka ne tiesia linija. Vietoj to, vandens papildymas arba trikdžiai sistemoje gali keisti vandens rezervuarų lygį visame rezervuare arba vanduo gali ištekėti iš rezervuaro viename taške, bet vėliau vėl patekti į jį kaip įvestis.
Žmogaus audinys gali būti rezervuaras, nes turi tam tikrų bendrų savybių su vandens rezervuaru. Pirma, jis pasižymi netiesinėmis savybėmis – ypač įtampų ir deformacijų netiesiškumu – o tai reiškia, kad ryšys tarp audinį veikiančios įtampos ir atsirandančios deformacijos nėra tiesė. Be to, jis yra viskoelastinis, t. y. deformuodamasis jis pasižymi ir elastinėmis (kaip guma), ir klampumo (kaip tirštas skystis) savybėmis – kitaip tariant, jis turi fizinę praeities deformacijų „atmintį“, todėl gali saugoti informaciją.
Be pirmiau minėtų taikymo sričių, rezervuarų kompiuterija yra perspektyvi prognozuojant chaotiškas sistemas – pavyzdžiui, orus. Taip pat buvo pasiūlyta, kaip būdas prognozuoti kitas laikui bėgant kintančias sistemas – pavyzdžiui, akcijų kainas ar oro kokybę. Interpretuojant ankstesnius duomenis per sistemą, gali būti įmanoma numatyti būsimus rezultatus.
Kaip pažymėjo Y. Kobayashis, jo tyrimas yra tik pirmas žingsnis – tuo pačiu dar kartą patvirtinant jo potencialą ateityje.
„Šiame tyrime buvo atlikti tik lyginamieji bandymai, todėl būtina nustatyti tikrojo skaičiavimo proceso pritaikomumą ateities scenarijuose. Tačiau šie rezultatai atveria kelią sėkmingam žmogaus audinių dinamikos panaudojimui įvairiose skaičiavimo užduotyse ir taikomosiose programose“, – sako mokslininkas.