【アイデア勝負3】3進法のコンピュータ

勝手にシリーズ化していますが、今回は人力で質問します。
現在のコンピュータは基本は2進法でブール代数の理論をもとに作られていると思います。
しかし、電気の世界はプラス、マイナス、0の3種類の値を取りうるので、3進法で理論体系を作った3進法のコンピュータも作成できるハズです。
そこで質問です。
3進法のコンピュータという発想や試作品は実際にあったのかどうか?
あったとしたら、その期待されるメリットは?(素人考えでは、メモリなど小さくできそうな気がする。)
メリットがあったとしても、実際に、普及していない理由は?
以上お教えください。

回答の条件
  • 1人5回まで
  • 登録:2009/07/10 17:33:05
  • 終了:2009/07/12 17:17:32

ベストアンサー

id:garyo No.3

garyo回答回数1782ベストアンサー獲得回数962009/07/10 23:11:24

ポイント50pt

メリットがあったとしても、実際に、普及していない理由は?

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E9%80%B2%E6%B3%95

コンピュータでの使用 [編集]

現在のコンピュータでは二進法が用いられている。 N 進法を用いた場合のコストが N に比例すると考えると、コストは logNM に比例すると考えられる。( M はレジスタが取りうる最大値に1を足したもの。)この式からもっともコストが小さくなるのは、 N=e のときと分る。( e はネイピア数。)よってコストが最小になる整数は2か3であると分るが、実際に計算すると2より3の方が若干ではあるがコストが小さいことが分る。しかし、極めて小さい差であり、三進法に変更するのは大変な作業のため、現在も二進法が採用されている。

だそうです。

電気屋さんの立場としては、正負の電源が必要な回路は敬遠される傾向にあります。

昔は±12Vなんて電源がありましたが(真空管の時代)さすがに現在では5V単一電源とか1.5V単一電源で済む様に回路を構成します。

id:nobnob3

>電気屋さんの立場としては、正負の電源が必要な回路は敬遠される傾向にあります。

なるほどと思いました。

>N 進法を用いた場合のコストが N に比例すると考えると、コストは logNM に比例すると考えられる。

ここが理解できていません。もう少し分かりやすく説明して頂けるとありがたいです。

例として、CD-ROMなどを考えると、現在は、01情報しかないと思います。これが一つの単位に3進法の情報を持つようになれば、指数関数的に容量があがり、コストや、CD-ROMの容量も指数関数的に小さくすることが出来るのでは?と考えるのは素人考えなんでしょうか?

もちろん、取り出し可能なデータとして保存するためには、そう上手く行かないとは思います。

もう一つ、コンピュータの言語は二進法で表現されても良いと思うのですが、外部記憶装置などは、

3進法などで作られた方がコストやサイズが大幅に縮小できるということはないのでしょうか?

データを読み込む段階で2進法に書き換えるという発想は?

2009/07/11 15:41:30

その他の回答(2件)

id:van-dine No.1

van-dine回答回数108ベストアンサー獲得回数112009/07/10 18:14:33

ポイント30pt

実験的に開発されたことがあるようです。

しかし、2進法と大して変わらず、3進法のメリットも少ないことから、

(メリットとしてはTrue,Null,Falseの3進論理演算だけ?)

普及することはありませんでした。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A...

id:nobnob3

ウィキペディアは面白いですね。とても勉強になりました。

2009/07/11 15:28:40
id:kanan5100 No.2

kanan5100回答回数1469ベストアンサー獲得回数2752009/07/10 18:24:55

ポイント30pt

「ソヴィエト・ロシア・ウクライナのコンピュータ」という本を書いた水城徹氏によれば、旧ソ連で三値論理コンピュータSETUNが開発されていたそうです。

http://www2a.biglobe.ne.jp/~mizuki/lifelog/0.htm#37

三値論理コンピュータSETUN(Сетунь)は、1958年にNikolai P. Brusentsov(Брусенцов Николай Петрович)によって、モスクワ大学で開発された。

三値論理の採用は、磁気コアによるフリップフロップを用いた論理回路の特性からのものだった。真空管の寿命と信頼性の低さを嫌っての設計だったが、代償として、性能は著しく低下した。わずか4800命令/秒という処理能力だったが、アーキテクチャの工夫によって、想像以上のパフォーマンスを発揮した。

SETUN用に開発されたプログラム言語は、逆ポーランド記法で記述するスタイルだった。SETUNはカザンの工場で50台が生産された。

その後、1968年に構造化プログラミングをアーキテクチャレベルでサポートした近代型、SETUN-70が開発された。

http://en.wikipedia.org/wiki/Ternary_computer

また、Wikipediaによれば、このSETUNには電力消費が低い、生産費が安くすむなどの利点があったにも関わらず、結局二進法コンピュータに駆逐されてしまったとか。

id:nobnob3

面白いですね。勉強になります。

2009/07/11 15:29:47
id:garyo No.3

garyo回答回数1782ベストアンサー獲得回数962009/07/10 23:11:24ここでベストアンサー

ポイント50pt

メリットがあったとしても、実際に、普及していない理由は?

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E9%80%B2%E6%B3%95

コンピュータでの使用 [編集]

現在のコンピュータでは二進法が用いられている。 N 進法を用いた場合のコストが N に比例すると考えると、コストは logNM に比例すると考えられる。( M はレジスタが取りうる最大値に1を足したもの。)この式からもっともコストが小さくなるのは、 N=e のときと分る。( e はネイピア数。)よってコストが最小になる整数は2か3であると分るが、実際に計算すると2より3の方が若干ではあるがコストが小さいことが分る。しかし、極めて小さい差であり、三進法に変更するのは大変な作業のため、現在も二進法が採用されている。

だそうです。

電気屋さんの立場としては、正負の電源が必要な回路は敬遠される傾向にあります。

昔は±12Vなんて電源がありましたが(真空管の時代)さすがに現在では5V単一電源とか1.5V単一電源で済む様に回路を構成します。

id:nobnob3

>電気屋さんの立場としては、正負の電源が必要な回路は敬遠される傾向にあります。

なるほどと思いました。

>N 進法を用いた場合のコストが N に比例すると考えると、コストは logNM に比例すると考えられる。

ここが理解できていません。もう少し分かりやすく説明して頂けるとありがたいです。

例として、CD-ROMなどを考えると、現在は、01情報しかないと思います。これが一つの単位に3進法の情報を持つようになれば、指数関数的に容量があがり、コストや、CD-ROMの容量も指数関数的に小さくすることが出来るのでは?と考えるのは素人考えなんでしょうか?

もちろん、取り出し可能なデータとして保存するためには、そう上手く行かないとは思います。

もう一つ、コンピュータの言語は二進法で表現されても良いと思うのですが、外部記憶装置などは、

3進法などで作られた方がコストやサイズが大幅に縮小できるということはないのでしょうか?

データを読み込む段階で2進法に書き換えるという発想は?

2009/07/11 15:41:30
  • id:taknt
    二進数は、電圧が 高いか低いかで判断してたはず。

  • id:Gay_Yahng
    >電気の世界はプラス、マイナス、0の3種類の値を取りうるので
    そうなの?
  • id:b-wind
    http://ufcpp.net/study/computer/n_adic.html
    >じゃあ、「電圧の高中低」で3進法でいいんじゃない? という疑問があっても不思議ではないでしょう。 まあ、実際、3進法でもいいんですけど。 ただ、まあ、やっぱり高低の2値の方が電子回路が作りやすいんですね。
    開発時点はともかく、今でもそういう発想を持つ人はいるようだ。

    かつては内部でも10進数で計算するハードは存在した。
    だが、コストの問題で廃れたと聞く。

    通信に良く使われる変調方式を見ても相当数(おそらくは任意)のn進数のデータ表現は可能であろう。
    http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%87%E3%82%B8%E3%82%BF%E3%83%AB%E5%A4%89%E8%AA%BF
    だだし、それをそのまま「演算」に使用しようとすると非常に複雑な回路になることは想像に難くない。

    ただし、これは実装するに当たって使用する半導体の特性によるところが大きいので、
    別な手法が考え出されれば、話は変わってくるかもしれない。
    http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E4%BD%93


  • id:b-wind
    >>電気の世界はプラス、マイナス、0の3種類の値を取りうるので
    >そうなの?
    http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E6%B0%97%E9%87%8F
    本来の意味からすれば、ほぼ無限種の値をとりうると思われる。

    半導体の特性と対ノイズ性の点から二値化することがおおいだけでは?
  • id:garyo
    「OPアンプ」は「オペレーションアンプ」の略で
    元々は正負の電圧を使った「アナログ演算素子」でした。
    http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%9A%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%97
    >>
    オペアンプは二つの入力間の電位差によって動作する差動増幅回路で、裸電圧利得は十万倍~千万倍と非常に高く、負帰還回路と組み合わせて適切な利得と動作を設定して用いる。

    演算増幅器の名称は、かつて自動制御機能などを電子回路で実現する際、微積分・比較・加算・減算などをアナログ演算によって行うために開発されたことに由来する。なお、こうした演算回路を自由に組み合わせて接続し、各種リアルタイム演算ができるようにした装置をアナログコンピュータという。
    <<



    有効精度がデジタルほど取れないということで、計算機としては廃れていきましたが、
    演算速度ではデジタル計算機より遥かに早かったです。
    現在でも、電子回路には定番として色々使われていますね。
  • id:ttakao
    もう少しオペアンプは解説したほうがよくない?
    今は、もっぱら音声などの増幅アンプなどに使われます。センサーの信号をデジタル化する助けをしたりオペアンプはいたるところで使われています。

    ただ、そういう交流を扱う関係もあり、この世界はプラス、マイナス電源は常識です。
    上のほうで、電源一般でプラスマイナスはすたれてると読める書き方している人がいますが、アナログの世界では、それはありえないです。
    デジタル信号も高速で伝送する場合は、やはりプラス、マイナスを使います。ノイズが来ても負けないための工夫です。

    それと三進法とは話が違いますが、電線の中に信号を通す場合は、いまどきは位相変換を使います。これもデジタルでなく、交流の一種といって間違いはないと思います。この技術でそのまま2値データを送るよりもはるかに多いデータを伝送しているのが現実です。

    デジタル回路でも2値のオン、オフといいますが、これは話をわかりやすくするためで、本当に回路上でゼロボルトにすると、ノイズで必ず誤動作をします。したがって、オフといえども電圧を持ちます。

    こう書いていて思うのですが、三進法を今持ち込むと世の中大混乱ですね(笑)
  • id:nobnob3
    皆さん、専門的なコメントありがとうございます。素人なので完全には理解できていませんが、とても面白いです。
    >半導体の特性と対ノイズ性の点から二値化することがおおいだけでは?
    例えば、半導体の素子で、3進法に適した素子が見つかれば、利用される可能性があるということでしょうか?
    >この技術でそのまま2値データを送るよりもはるかに多いデータを伝送しているのが現実です。
    これは、部分的には、2進法ではない方法でデータを転送しているということなんですね。

    CD-ROMとか、HDDの記録に見られる、ある・なしではなく、例えば、右・左・なしなどの三進法でデータを記録できたら?というのはあまり現実的ではないんでしょうか?
  • id:garyo
    多値で記録というのは実際にありますよ。
    多値技術を用いたNAND型フラッシュメモリの開発について
    http://www.toshiba.co.jp/about/press/2009_02/pr_j1101.htm


    Calimetrics社の多値記録技術,次世代光ディスクで片面単層60Gバイトを可能に
    http://techon.nikkeibp.co.jp/members/01db/200203/1007327/


    多値 書き込み google検索
    http://www.google.co.jp/search?q=%E5%A4%9A%E5%80%A4%E3%80%80%E6%9B%B8%E3%81%8D%E8%BE%BC%E3%81%BF&hl=ja&lr=&safe=off&rlz=1B2GGGL_jaJP175JP176&start=0&sa=N


    >N 進法を用いた場合のコストが N に比例すると考えると、コストは logNM に比例すると考えられる。
    この文章は意味不明ですね。書いた人の間違いではないかと思います。(コストが2回出てきますし)
  • id:garyo
    >>この技術でそのまま2値データを送るよりもはるかに多いデータを伝送しているのが現実です。
    >これは、部分的には、2進法ではない方法でデータを転送しているということなんですね。
    これは無線通信の「位相変調」という技術です。
    無線の変調方式には搬送波の強さを変えるAM(ASK)変調、搬送波の周波数を変えるFM(FSK)変調がありますが、
    それ以外に位相編位変調(PSK: Phase-shift keying)があります。


    位相は0-360度あるので、0度と180度を使った場合は2値、0.90.180.270度を使った場合は4値、
    0,45,90,135,180,225,270,315度を使った場合は一度に8値を送ることが出来ます。

  • id:nobnob3
    garyoさん
    ありがとうございます!
    知的興奮しまくりです!!

    紹介して頂いたサイトはじっくり読んでみますね。
    当初の疑問は全て解決したので一旦閉じさせて頂きます。
    コメントは、時々確認しにきますね。

    しかし、はてなは、コメントがついたかどうか自動で分かる仕組みってあるんですか?

  • id:garyo
    >しかし、はてなは、コメントがついたかどうか自動で分かる仕組みってあるんですか?
    「設定」の
    「メール通知設定」の
    「通知メール通知メールについて」で
    「自分の質問に関する通知メールを受け取る」
    「自分の回答に関する通知メールを受け取る」
    「ウォッチリストに登録した質問の終了通知メールを受け取る」
    にチェックを入れておくと、コメントが付くとメールが来ます。
  • id:nobnob3
    いちいちメールでというのは鬱陶しい感じがしますが、ちゃんと機能があるんですね。勉強になりました。
  • id:nobnob3
    いちいちメールでというのは鬱陶しい感じがしますが、ちゃんと機能があるんですね。勉強になりました。
  • id:takano32
    Knuthとかも同じこと言ってたことあるよ。

この質問への反応(ブックマークコメント)

「あの人に答えてほしい」「この質問はあの人が答えられそう」というときに、回答リクエストを送ってみてましょう。

これ以上回答リクエストを送信することはできません。制限について

絞り込み :
はてなココの「ともだち」を表示します。
回答リクエストを送信したユーザーはいません