Ternário está morto?

Logan Angel · 2 de março de 2016

Alguém poderia me dizer o motivo pelo qual a computação ternária foi abandonada ou descontinuada? Até onde sei não existe processadores ou computadores completos funcionando com a tecnologia ternária.
Gostaria de saber o motivo que levou ao abandono do ternário e utilização total do binário como base tecnológica. Seria por custo ou tempo maior de produção quando comparado ao binário? Qual o motivo?
Grato a todos.

aphawk · 2 de março de 2016

@Logan Angel ,

Muito fácil de responder :

Precisaría ter algum tipo de circuito que em sua saída tivesse 3 possibilidades em vez de duas. Como as tecnologias até o momento existentes interpretam niveis de tensão como sinal na saída, haveria um terceiro estado de tensão intermediária, tipo como se fosse hoje um sinal com amplitude entre 2 e 3 volts . Aqui é que reside o grande problema : tolerância de fabricação.

Hoje, para fazer o sinal de saída, usa-se um simples transistor Mosfet, que trabalha em alta velocidade e que não precisa de nenhuma tolerância no controle de fabricação. Ou ele conduz, ou não conduz, basta que seja garantido um mínimo de "ganho".

Vou tentar falar em termos de ganho. Na computação binária, se voce garante ao menos um mínimo ganho na fabricação, garantimos que ele vai conduzir para ter o sinal que queremos. A outra unica alternativa do transistor é não conduzir, e assim teremos o oposto do sinal.

Já para termos um terceiro sinal, teremos de controlar a tolerância do ganho, não vai bastar ter um ganho mínimo, teria de garantir um ganho ENTRE UMA FAIXA de valores.

Imagine em um moderno microprocessador : milhões de transistores, todos tendo de ter o ganho garantido em uma mesma faixa !

Nem sei se isso é possível, mas com certeza, se for, vai custar bem mais caro a fabricação, além do que os testes teriam de ser muito mais exaustivos para testar todas as 3 possibilidades, e claro, aumenta muito o custo de produção.

E você já pensou em como fazer os blocos básicos ???? O que seria um circuito tipo Flip-Flop ? O que seria um registrador tipo JK, teria de inventar um JKL ?

Já imaginou refazer toda a teoria de circuitos digitais ? Mapas de Karnaugh tri-dimensionais ?

Porisso que a ideia nem foi tocada para a fente !

Paulo

.if · 2 de março de 2016

Acho que este tal de ternário (1ª vez na vida que leio este termo) não morreu, apenas mudou de plano: foi para o da física quântica. Se transformou em qubit que pode ser 0 , 1 ou ambos. Dê uma lida no conceito e... me explique kk

off topic

Me fez lembrar um artigo que vi numa revista estrangeira lá pelos anos.. não interessa! Haviam desenhos de portas lógicas OR, AND, NOT, NAND XOR e etc e uma que o engraçadinho tinha criado... porta MAYBE, PERHAPPS ou algo assim. Era pra ser engraçado e acho que até que dei alguma risadinha mesmo.

Logan Angel · 3 de março de 2016

Obrigado por tentar estender tanto sua resposta @aphawk , mas... Não!
@Isadora Ferraz a analogia foi boa, mas são coisas distintas, obrigado.

Continuo aguardando uma resposta, grato.

aphawk · 3 de março de 2016

@Logan Angel ,

Agora quem ficou curioso fui eu ... porquê você disse não ?

Creio que fica claro que é um problema de custos, tecnologia, e também o vislumbre sobre as possibilidades da computação quântica serem infinitamente superior....

Paulo

.if · 3 de março de 2016

@aphawk li "furioso" kk.

Poizé... vi conexões com computação quântica também mas o autor não viu ou preferiu não ver. Direito dele. Também o de buscar novas respostas ou "analogias" e se sentir a vontade em conosco compartilhar ou não.

Boa sorte

Logan Angel · 3 de março de 2016

@aphawk o "Não" foi em relação a extensão da resposta. Você foi excelente no que toca a " custos, tecnologia" (a vigente na época foi decisiva na hora dos fabricantes decidirem qual das tecnologias iriam produzir, visando o $$$). Todavia, pecou na hora do exemplo prático.

O "ternário" que você citou, por exemplo: "um sinal com amplitude entre 2 e 3 volts", "um ganho ENTRE UMA FAIXA de valores". Está mais próximo da computação quântica (aqui entra o gancho para a minha resposta a @Isadora Ferraz):

Na quântica os "bits" são classificados de acordo com o numero de eletros presos entre células de átomos organizados como uma colmeia (tentem imaginar a alusão). Assim a quantidade de elétrons irá definir o valor de cada bit de dado, ou seja, múltiplos de N, assim, em uma mesma célula podemos ter de 0 a N elétrons (o número N é determinado pelo elemento químico que compõe a célula). Atualmente se usa nano tubos de carbono. Mas isso não entra no nosso mérito.

Agora vamos voltar ao ternário, este por sua vez utiliza não os níveis, mas o sinal dela. Chamado "ternário balanceado". No binário é utilizado os 0 e 1 que nós estamos carecas de conhecer. Sendo o 0 para desligado e o 1 para ligado, Pois bem, no ternário além de conter essas duas possibilidades, o 1, se desdobra em -1 e +1, ou seja, positivo e negativo.

Espero ter esclarecido as dúvidas dos colegas. Não quis ser grosso. Sou grato a todos pela atenção e generosidade em me responderem.

Uma informação inusitada: A 3 anos atrás a Intel lançou um desafio a programadores de todo o mundo, desenvolverem um software que fosse capaz de fazer a comunicação entre um computador binário e um ternário. Motivo? Não sei, não sei ( ͡° ͜ʖ ͡°) rsrsrsrs
E uma outra que me foge da memória estuda a aplicação do ternário em transmissão de fibra ótica (desligado, polarizado positivo e polarizado negativo) Motivo? Não sei, não sei ( ͡° ͜ʖ ͡°)

Se juntar dois e dois da em que? Eu apostaria em um surgimento rápido de computadores ternários e uma rede de internet previamente adaptada para eles tornando a sua aplicação e comunicação extremamente rápidas de se aceitar.

Abraço a todos.

aphawk · 3 de março de 2016

@Logan Angel ,

Opa, tranquilo, não há nada para se desculpar, meu amigo !

Se utilizar -1, 0 e 1 , já serão utilizados vários transistores nas portas, em vez de um só . Realmente o que eu falei sobre acertar os ganhos não tem nada a ver. Mas vai complicar pacas todos os circuitos internos de saída de bits, o que vai aumentar muito a quantidade de transistores, e consequente dissipação do CI. E claro, custos !

Eu acredito que não tem espaço para isso no mundo do dia a dia... é igual aos computadores quanticos, as aplicações ainda estão sendo pensadas, ninguém imagina o que seria um SO para isso, tem muita coisa sem estar definida. Mas é um insight teórico interessante.

Nos dias de hoje, quem iria investir um monte de dinheiro em uma nova tecnologia, onde além do hardware tem de ser desenvolvido um novo software, se a velha tecnologia está dando lucros fantásticos ?

Paulo

.if · 3 de março de 2016

+1 off topic 1/2 on

Me fez lembrar do motor de Heron

2º a história (ou estória) ele já poderia ter começado uma revolução industrial muito antes da que ocorreu com a máquina a vapor. Mas quando Heron apresentou a um nobre "financiador", ouviu a resposta.. "Bacana sua máquina. Pode gerar algum trabalho.. mas escuta aqui.. o que que a gente vai fazer com os escravos?"

Logan Angel · 3 de março de 2016

@aphawk acho que não tem resposta melhor pra sua pergunta final do que a postagem da @Isadora Ferraz "Bacana sua máquina. Pode gerar algum trabalho.. mas escuta aqui.. o que que a gente vai fazer com os escravos?" compreende?
Sobre a questão de " e consequente dissipação do CI. E claro, custos !" esse é um ponto muito legal do ternário. Conhece o SETUN? Pois bem, foi o modelo ternário criado pelos Russos (só isso já explica muita coisa) e ele consumia 1/6 da energia que um computador binário na época para fazer os mesmos cálculos, alem de poder calcular e armazenar 30 vezes mais usando o mesmo número de blocos de unidade de Bits para Trits.
Sobre "aumentar muito a quantidade de transistores", acho, repito, acho que nem seria necessário fazer isso, hoje temos tecnologia suficiente para um transistor ternário, veja esse desenho simples que fiz para ilustrar esse transistor hipotético:

A base polariza os dielétricos e permite a passagem de uma ou nenhuma das cargas. O que acha? Está muito básico mas da pra entender.

aphawk · 4 de março de 2016

@Logan Angel ,

Bom, pelo que pesquisei do SETUN, nunca deixaram alguém ver o seu funcionamento.... Dizem que é muito mais um conceito do que um produto. E depois disso parece que ninguém mais levou a sério esse assunto.

Sobre o transistor, eu entendi o conceito, mas já ví transistores de dois coletores, só que sempre a polaridade das junções são as mesmas. No seu desenho, este não é o caso, e nem sei se é viável fabricar algo assim.

Mas de qualquer maneira, foi bem legal ver isso tudo que você citou aqui no Fórum ! Ainda sou da opinião de que isso foi totalmente sobrepujado pela computação quântica, e mesmo essa tem escorregado muito mais do progredido.

Me lembro quando surgiram os computadores com processamento paralelo, eram o "futuro" ... e hoje estão na lata de lixo como produto, apenas o princípio é muito bem aplicado em redes neurais, sempre simulado por micros comuns .

Acho que a atual tecnologia vai logo encontrar os limites, mas não faço ideia do que que irá prevalecer no futuro.

Paulo

Logan Angel · 4 de março de 2016

@aphawk concordo com você.
Ps.: O desenho foi só ilustrativo mesmo, sem nenhuma preocupação com a arquitetura "viável". Até por que sabemos que nenhum transistor é construído assim mesmo.

Daniel Marques Santos · 13 de junho de 2018

Estou com um projeto, onde resolvi a questão algébrica ternária. Modelei os circuitos e portas lógicas ternárias e simulei nos programas Proteus e Multisim. Fiz uma ampla pesquisa sobre as experiências ternárias, inclusive o computador ternário Setun, Russia, 1958. Levantei as dificuldades na implementação da lógica, tais como, Lógica Post, Lógica Kleene, Lógica Bochvar, Lógica Belnap, entre outras. Considerando algumas pesquisas que eu desenvolvia em matemáticas, física e outros projetos, me permitiu desenvolver uma álgebra tão simples quanto a Álgebra de Boole, no entanto, uma álgebra Ternária. Este projeto e todo o trabalho já depositei pedido de patente no INPI, no entanto, gostaria de suas opiniões e sugestões de passo que devo tomar a seguir. PS: A lógica proposta no meu projeto não é rotacional do tipo ternário balanceado. As questões de ganho e lógicas foram todas resolvidas.

Atenciosamente

Engenheiro Eletricista - Eletrônica

CV: http://lattes.cnpq.br/9625161578852128

Sérgio Lembo · 13 de junho de 2018

Daniel, fazem 10 minutos que passei a saber o significado de lógica ternária, o -1, 0 e +1. 10 minutos foi o tempo que gastei para ler os comentários que antecederam o vosso neste tópico. Em termos de segurança de dados, como os transistores vão continuar a trabalhar nas condições de aberto/saturação, não vejo problemas, poderemos ter mantidas as velocidades que essa técnica nos dá. Em princípio a ideia é fantástica, em 8 bits passamos a ter 6561 possibilidades contra as atuais 256, ganho de 25X sem que se tenha de usar 25x mais transistores. Se temos aí um ganho de quantidade de transistores fica a questão do delay. A construção lógica terá que ser muito bem pensada para que a soma dos delays dos transistores em série não supere o binário ou que a perda de velocidade seja amplamente compensada pelo aumento da potência computacional.

Com menos transistores a trabalhar há a expectativa natural de um menor consumo para a mesma potência de processamento, o que talvez não venha a se confirmar na prática. Os processadores mais velozes já nem aceitam mais trabalhar com 5V, aceitam no máximo 3,3V e já se tem modelos que pedem 1,8V para gerar o melhor rendimento de velocidade. Isso porque um dos limitadores de velocidade é o dv/dt. que a capacitância dos transistores restringe. Seu circuito nos leva a dobrar a tensão de trabalho, num circuito ternário de 3,3V teremos que lidar com 6,6V para a transição do +1 para o -1. Nessa luta pela velocidade as frentes de trabalho atuais são:

- o rebaixamento da tensão (maior frequência para o mesmo dv/dt)

- a diminuição do tamanho do transistor (menor capacitância = aumento do dv/dt). O transistor já está com 40nm de comprimento nas Microchip, ST, Texas e outros, parece que a Intel já produz comercialmente com 20nm. Nessas dimensões já se dá para contar quantos átomos se tem em cada transistor sem usar a potência de 10.

Resolvendo-se o trade-off entre as tensões limites de trabalho e o desempenho de forma vantajosa (todos querem vantagem, é o motor do desenvolvimento), a construção de integrados comerciais com esse conceito construtivo é a forma de alavancar $$$ a ideia e a saída viável de menor custo é a produção de ASICS nos atuais fabricantes. Como todo circuito, inclusive os lógicos, são construidos de forma analógica, a ON SEMICONDUCTOR disponibiliza no site um manual de construção modular de funções, o que não te impede de criar seus próprios módulos. Curiosamente descobre-se nesse manual que a inserção de um simples resistor no circuito integrado é muito mais dispendiosa e volumosa que um punhado de transistores.

Faça um projeto comercial de demanda intensiva, arrume o investidor e vá ser feli$$$.

Daniel Marques Santos · 13 de junho de 2018

Obrigado, @Sergio Lombo, por suas valiosas considerações. Vou considera-las, também, como resposta na enquete que abri sobre o projeto “tecnologia ternária”.

O conceito (1, 0 e -1) é um conceito rotacional e pertence a lógica ternária balanceada. Neste projeto, não há este conceito. O problema de controle de ganho foi resolvido, todos circuitos são modelados por saturação, ou não, depende apenas da aplicação. Os circuitos funcionam tal qual a lógica boolenana, tanto em concepção, quanto em construção de projeto.

Referente a questão “Ternário está morto?”, após realizar a pesquisa na academia, bem como, os trabalhos publicados no assunto, foi possível constatar que a grande dificuldade na implementação do ternário não residia na condição tecnológica, mas na condição matemática. O @Logan Angel, em sua postagem inicial abordou bem dificuldade matemática que encontrei na literatura.

Para a construção e projetos de circuitos digitais, a lógica booleana apresenta vantagens astronômicas, se comparada com as lógicas de multivalores (MVL) apresentadas até então. Projetar, construir e manipular circuitos ternários com as lógicas MVL apresentam uma complexibilidade de entendimento que inviabilizou a construção e projeto de circuitos digitais mais robustos se comparado a circuitos projetados em binários booleanos.

Sérgio Lembo · 13 de junho de 2018

Sobre o uso de múltiplo valores, fazer por controle de ganho é roça. O circuito fica grande e beberrão de energia. Por saturação de componentes simplifica a segurança dos dados mas se tem 1 barramento por valor + 1 de GND.

39 minutos atrás, Daniel Marques Santos disse:

manipular circuitos ternários com as lógicas MVL apresentam uma complexibilidade de entendimento

Booleano de simples só na apresentação. Datasheet com mais de 100 páginas são frequentes. A questão é simples: se mesmo que ao custo de se aprender coisa nova for possível ganhar dinheiro a coisa vai pra frente. Caso contrário fica mofando nos arquivos universitários.