Создаем домашний аналоговый биосопроцессор: как заставить растение работать на вас

Приветствую, SE7EN! Полупроводники и графические адаптеры неуклонно дорожают, а разместить дома квантовый суперкомпьютер задача нетривиальная. Поэтому я решил смастерить собственный биопроцессор прямо на подоконнике, используя обычное денежное дерево…

Предупреждение: этот материал подготовлен исключительно ради фана и прокачки инженерных навыков.

Как это сделано

Сконструировать биосопроцессор мне помогла доступная плата Arduino и четыре проводника, аккуратно внедренные в мясистый лист толстянки.

Алгоритм функционирования предельно прозрачен: пара проводов подведена с одной стороны к цифровым пинам Arduino для подачи напряжения (LOW или HIGH) — это вход, а соседний провод, соединенный с аналоговым пином, фиксирует напряжение — это выход. Дополнительно, чтобы исключить превращение цепи в банальную антенну, я задействовал линию заземления (GND). В силу естественных биологических процессов внутри растения на выходе формируются уникальные показатели.

Почему именно Толстянка

Выбор пал на это растение неспроста: у толстянки на редкость сочная листва, что благоприятно сказывается на биоэлектрических свойствах, да и монтировать электроды в неё намного удобнее.

Сборка

Примечание: в своей работе я задействовал Arduino Pro Micro, однако вы вполне можете взять любую аналогичную плату (например, Nano из схемы).

Коммутационная таблица:

Провод	Куда вставлять с первого конца	Куда вставлять со второго конца
первый	D2	лист
второй	D3	лист
третий	A3	лист
четвёртый	GND	лист

Код:

// Подключение пинов
#define X 2
#define Y 3
#define Z A3 
void setup() {
  // Предварительная настройка (выполняется 1 раз)
  pinMode(X, OUTPUT);
  pinMode(Y, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // Основной цикл
  bio(LOW, HIGH);
  bio(HIGH, LOW);
  bio(HIGH, HIGH);
  bio(LOW, LOW);
}
// Функция для общения с биосопроцессором
void bio(int x, int y){
  // Подача сигнала
  digitalWrite(X, x);
  digitalWrite(Y, y);
  // Задержка для того чтобы ток успел провзаимодействовать с растением
  delay(10);
  int result = analogRead(Z);
  // Вывод результата
  Serial.println(result);
  // Отключаем подачу тока до следующего вызова
  digitalWrite(X, LOW);
  digitalWrite(Y, LOW);
}

Что вышло

Завершив монтаж и загрузив скетч, я инициировал тестовые вычисления, вот итоговые цифры:

Входные данные	Выходное значение (минимум)	Выходное значение (максимум)
LOW, LOW	15	19
HIGH, HIGH	572	576
LOW, HIGH	412	417
HIGH, LOW	385	387

Полученные метрики можно адаптировать под базовые логические вентили (например, AND, OR) или использовать в первозданном виде, ведь перед нами полноценная уникальная нелинейная функция.

Почему это правомерно называть аналоговым биосопроцессором

Почему «био-«

Потому что все вычислительные отклики и трансформации на выходе базируются на чисто биологических явлениях — таких как ионный транспорт (заряд переносится потоком ионов сквозь клеточные структуры, в отличие от кремниевых электронов) и адаптивная вариативность сопротивления живых тканей.

Почему «аналоговый»

Потому что любые изменения обрабатываются через аналоговую парадигму (непрерывное преобразование сигналов).

Почему «процессор»

Потому что в классическом понимании процессор — это блок, преобразующий входные параметры по заданному закону; в моем же эксперименте растение выступает именно как преобразователь, выдающий отклик по определенному паттерну. Стоит просто замкнуть электроды мимо листа, как этот паттерн разрушается, а выход фиксируется на нуле независимо от поданных сигналов.

Почему «со»

Потому что толстянка функционирует в жесткой связке с микроконтроллером Arduino, мгновенно утрачивая всю вычислительную полезность в автономном режиме.

Вывод

Мне удалось собрать элементарный биосопроцессор на базе бюджетной платы и комнатного растения, наглядно продемонстрировав, что подобные концепты можно воплотить за четверть часа дома, не дожидаясь доступа к академическим лабораториям.

Помимо простейшей логики, этот сетап можно приспособить под генерацию псевдослучайных чисел, запуск классического DOOM или Linux, а то и вовсе переориентировать на майнинг криптовалюты, но это уже совсем другая история…

Благодарю всех, кто осилил текст до конца! Надеюсь, этот ботанико-инженерный эксперимент вам зашел, и вы не будете слишком строго судить мое творение — помните, оно лишь набирается опыта и очень трепетно относится к регулярному поливу)

 

Источник