Calculatoare cu membrane

Intre 21 si 25 august 2000 s-a desfasurat la Curtea de Arges o intalnire internationala dedicata calculatoarelor cu membrane, de inspiratie biochimica, o inventie recenta a matematicianului Gheorghe Paun, membru corespondent al Academiei Romane.
Punctul de plecare este, conform autorului, afirmatia des intanita ca procesele biochimice care au loc la nivelul celulei vii pot fi considerate calcule. „Este aceasta o simpla exprimare metaforica sau putem, intr-adevar, imagina modele de calcul de tipul unei celule, deci constand intr-o structura de membrane aranjate ierarhic, in compartimentele careia evolueaza obiecte de un timp precizat?"
Raspunsul s-a dovedit a fi pozitiv si a fost dat de profesorul Paun in noiembrie 1998, intr-un raport al TUCS (Turku Center for Computer Science), Finlanda, intitulat chiar „Computing with Membrans".
In lucrarea initiala, modelul de calcul se numea super-celula (super-cell), dar de scurt timp el a primit numele de P sistem, sub acest nume fiind cunoscut acum in literatura de specialitate.
In linii mari, un P sistem consta dintr-un numar de membrane (precum membrana celulara, deci ca un balon, delimitand spatiul interior de cel exterior), plasate intr-o membrana unica, care separa sistemul de mediu; in regiunile (compartimentele) delimitate de aceste membrane sunt plasate obiecte, identificate prin litere peste un alfabet dat. Aceste obiecte evolueaza conform unor reguli date, ele interactioneaza, trec prin membrane, eventual dizolva membrane sau provoaca diviziunea membranelor. In acest fel, se poate defini tranzitia de la o configuratie a sistemului la o alta configuratie. Rezultatul unui calcul consta din numarul obiectelor de un tip precizat, prezente la sfarsitul calculului intr-o membrana data.
Modelul are cateva caracteristici foarte atractive: este paralel si nedeterminist (regulile care controleaza evolutia obiectelor, precum si obiectele carora aceste reguli li se aplica sunt alese nedeterministic, dar in asa fel incat toate obiectele care pot evolua la un pas dat, trebuie sa evolueze), puterea de calcul este foarte mare (tot ce se poate calcula cu o masina Turing, conform tezei Turing-Church, cel mai inalt nivel de calculabilitate algoritmica, se poate calcula si cu un P sistem), datorita paralelismului, mai multe variante de P sisteme, mai ales cele care au posibilitatea de a divide membrane, pot rezolva probleme de complexitate exponentiala, probleme considerate intratabile pentru calculatorul obisnuit, de tip Turing-von Neumann, in timp liniar in raport cu dimensiunea problemei.
La scurt timp dupa ce profesorul Paun a introdus modelul sau de calcul si l-a popularizat pe internet, cercetatori din Romania, Austria, India, Japonia, Canada, Olanda, Noua Zeelanda au fost atrasi de acest subiect, astfel incat la un an si jumatate de la prima lucrare exista peste 40 de articole dedicate P sistemelor.
La intalnirea de la Curtea de Arges, prima dedicata calculului cu membrane, au participat cercetatori din Romania, Ungaria , Grecia, Italia, Austria, Franta, Spania, Japonia, India, Australia, Olanda, SUA.
Organizatori au fost: Academia Romana (prin Institutul de Matematica), Universitatea din Auckland, Noua Zeelanda, Universitatea Politehnica din Madrid si Liceul Vlaicu Voda din Curtea de Arges.

Elena Lita